Alkalne baterije so med najuspešnejšimi potrošniškimi viri energije v zgodovini in predstavljajo približno 80 % proizvodnje baterij v Združenih državah Amerike ter približno 10 milijard baterij, ki se letno proizvedejo po celem svetu. Napajajo vsakodnevne naprave, kot so baterijske svetilke, radijski sprejemniki, igrače, fotoaparati, CD-predvajalniki, MP3-predvajalniki in piskalci. Zgodovina njihovega razvoja ni zgodba o posameznem izumitelju, saj je alkalna kemija obstajala v drugih oblikah že dolgo pred pojavom sodobnih suhih celic.
Zakaj je ta zgodovina kontroverzna?
Zgodovina alkalnih baterij je sporna, ker je koncept »uporabe alkalne elektrolita« razvilo več različnih oseb ločeno. Švedski inženir Waldemar Jungner je leta 1899 izumil ponovno polnljivo alkalno srebrno-kadmijevo baterijo ter sodeloval pri raziskavah nikljevo-železnih in nikljevo-kadmijevih baterij. Medtem je Thomas Edison leta 1901 neodvisno razvil svojo lastno alkalno baterijo z namenom ustvariti trpežen, ponovno polnljiv in praktičen vir energije.
Z drugimi besedami, zgodnja zgodovina alkalnih baterij ni pripadala nobeni posamezni patentni prijavi ali posamezniku, temveč je bila rezultat vzporednega razvoja v različnih regijah.
Jungnerjeva raziskava je pokazala, da alkalna kemija lahko podpira polnljive baterije; Edisonova različica je še naprej spodbudila razvoj visokoizhodnih in trpežnih baterij za shranjevanje energije. Edisonova baterija je uporabljala elektrolit kalijevega hidroksida in nikljevo-železne elektrode ter je leta testiral različne materiale, preden je izdelek razglasil za zrel. Ker sta oba raziskovalca svoja raziskovanja opravila neodvisno, ni prišlo do resnejšega spora o plagiatu. Končno je tehnologija alkalnih baterij že pred široko razširjeno uporabo sodobnih gospodinjskih baterij vzpostavila dolgo razvojno pot.
Jungnerjeva raziskava iz leta 1899 predstavlja najzgodnejšo fazo razvoja alkalnih baterij. Njegova polnljiva baterija z alkalnim elektrolitom je bila pomemben preboj v primerjavi z mnogimi starejšimi baterijami. Sodeloval je tudi pri razvoju tehnologij z nikljevo-železnimi in nikljevo-kadmijevimi celicami, kar mu zagotavlja pomembno mesto v zgodovini baterij.
Edisonova alkalna baterija, razvita leta 1901, je bila izdelana neodvisno z namenom, da bi zadostila potrebam transportnega sektorja tistega časa. Njegov tim je želel ustvariti lažjo in močnejšo baterijo za podporo električnim vozilom, ki so se še vedno tekmovala z drugimi sistemi pogona. Edisonova baterija se je razlikovala od kasneje v trgovinah prodajanih alkalnih suhih celic, vendar je predstavljala podobno smer pri reševanju problema trajnih in prenosljivih virov energije. Jungner skupaj z Edisonom je položil tehnološko osnovo za poznejše izumitelje.
Po teh zgodnjih prebojih se je razvoj tehnologije alkalnih baterij dolgo časa zastavil. Čeprav je kemijski sistem obstajal, ni bilo dovolj tržne povpraševanja po majhnih, dolgotrajnih in prenosljivih virih energije, da bi spodbudil hitro razvoj.
Približno pol stoletja kasneje, v 1950-ih, se je situacija spremenila. Z naraščanjem prenosne elektronike in gospodinjskih aparatur je nastala potreba po baterijah boljšega delovanja.
Najpomembnejši tržni gonilci so bili svinčniki in novonastajajoči transistorski radijski sprejemniki. Ti napravi so zahtevali stabilno in dolgotrajno energijo. Čeprav so tradicionalne cink-karbonove baterije lahko delovale, je bil njihov kratek življenjski ciklus in slaba učinkovitost v napravah z visoko porabo energije neprijeten dejavnik. Razširjanje potrošniške elektronike je uporabnike prisililo, da so zahtevali baterije z daljšim časom delovanja, bolj stabilnim napetostnim izhodom in manj pogostimi zamenjavami, kar je pripravilo pot za sodobne alkalne suše celice.
Sodobna alkalna suša celica se pogosto pripisuje kanadskemu inženirju Lewisu Urryju. Deloval je pri podjetju Eveready (znamka pod Union Carbide, ki se je kasneje razvila v Energizer). Leta 1955 so ga poslali v raziskovalno laboratorijo v Parmi v Ohiju, da izboljša takrat še kratkotrajne cink-karbonove baterije.
Urryjevo ključno odkritje je bilo, da združitev cinka z manganovim dioksidom in uporaba alkalne elektrolita omogočata izdelavo baterij z daljšo življenjsko dobo, ki so bolj primerni za prenosne potrošniške elektronske naprave. Kasneje je še izboljšal zmogljivost baterij z uporabo cinkovega prahu.
Leta 1957 so Urry, skupaj s Karlom Kordeschom in P. A. Marsalom, vložili prijavo za patent na alkalno baterijo, ki je bil leta 1960 tudi podeljen.
Prve alkalne baterije znamke Eveready so bile na trgu med letoma 1958 in 1959, znamka pa je bila uradno preimenovana v Energizer leta 1980. Čeprav je zgodnja proizvodnja srečala nekaj težav pri izdelavi, je baterija po njihovem odpravljanju hitro dosegla velik komercialni uspeh. Alkalne baterije, ki se še danes uporabljajo, temeljijo v bistvu na Urryjevi izvirni konstrukciji.
Sodobne alkalne baterije uporabljajo cink kot negativni elektrod (manganov dioksid kot pozitivni elektrod) in alkalno elektrolitno raztopino za podporo kemični reakciji. Ta sistem je zlasti primeren za naprave z nizko do srednjo porabo energije, saj lahko stabilno oddaja moč v relativno dolgem časovnem obdobju.
Zato so alkalne baterije idealne za naprave, kot so daljinski krmilniki, igrače, radijski sprejemniki in električne svečke.
V primerjavi z zgodnejšimi baterijami alkalne baterije ponujajo pomembna izboljšanja glede zanesljivosti, roka trajanja in enostavnosti uporabe. Cene so dovolj nizke za masovno proizvodnjo, hkrati pa so v številnih vsakodnevnih situacijah nadomestek za tradicionalne cinkovo-ogljikove baterije. Njihova standardizirana cilindrična oblika omogoča tudi enostavno standardizacijo in široko uporabo v potrošniških izdelkih. Prav ta kombinacija kemičnega sistema in proizvodnega procesa je naredila alkalne baterije privzeto enkratno uporabljene baterije v številnih gospodinjstvih.
Alkalne baterije so široko uporabljene v različnih potrošniških elektronskih izdelkih, saj zagotavljajo dobro ravnovesje med cenovno ugodnostjo, razpoložljivostjo in zmogljivostjo. Zlasti primerni so za naprave, ki ne zahtevajo izjemno visoke trenutne moči, a potrebujejo dolgo življenjsko dobo baterije, na primer radija, igrače, fotoaparate in svinčnike. Njihova priljubljenost izvira bolj iz praktičnosti kot iz tehnološke naprednosti.
Uspeh alkalnih baterij odraža, kako se tehnologija prilagaja vsakodnevnemu življenju. Ko so se prenosni elektronski napravi postajali vse pogostejši, so potrošniki potrebovali poceni, standardiziran in enostavno zamenljiv vir energije. Alkalne baterije so to potrebo bolje zadovoljile kot številne starejše rešitve. Zato alkalne baterije ostajajo eden najpogostejših virov energije v sodobnih gospodinjstvih tudi v obdobju neprestanega razvoja polnljive tehnologije.
Zgodovina alkalnih baterij kaže, kako lahko izum, ugodni trenutki in tržna povpraševanja delujejo skupaj. Jungner in Edison sta že pred zrelostjo trga razvila koncept alkalnih baterij, medtem ko je Urry v sredini 20. stoletja uspešno povezal ta kemični sistem z dejanskimi komercialnimi potrebami. Končno rojena ni bila le baterija, temveč temeljna platforma, ki je spodbudila razvoj dobe prenosne elektronike.
Danes so alkalne baterije tako razširjene, da se zdijo vsakodnevne, vendar temelji njihov uspeh dejansko na desetletjih poskusov in izboljšav. Od prvih ponovno polnljivih alkalnih baterij do sodobnih suhih celic na osnovi cinka in manganovega dioksida je njihov razvoj bolj podoben zgodovini nenehnega izboljševanja kot enkratnemu, trenutnemu izumu. To razloži, zakaj alkalne baterije ostajajo ključni predstavniki vsakodnevnih prenosnih virov energije.
Kratka zgodovina alkalnih baterij, od zgodnjih iznajtb Jungnerja in Edisona do Lewisovega Urryjevega preboja, ki je omogočil dobo prenosne elektronike.
EN
