แบตเตอรี่อัลคาไลน์เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานสำหรับผู้บริโภคที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในประวัติศาสตร์ โดยคิดเป็นประมาณ 80% ของการผลิตแบตเตอรี่ในสหรัฐอเมริกา และมีการผลิตทั่วโลกปีละประมาณ 1 หมื่นล้านก้อน แบตเตอรี่เหล่านี้ให้พลังงานแก่อุปกรณ์ประจำวันต่าง ๆ เช่น ไฟฉาย วิทยุ ของเล่น กล้องถ่ายรูป เครื่องเล่นซีดี เครื่องเล่นเอ็มพีสาม และเครื่องรับสัญญาณพีเกอร์ ประวัติศาสตร์การพัฒนาของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ไม่ใช่เรื่องราวของนักประดิษฐ์เพียงคนเดียว เพราะเคมีแบบอัลคาไลน์มีอยู่ในรูปแบบอื่นมาตั้งแต่ก่อนยุคของแบตเตอรี่แบบแห้ง (dry cell) สมัยใหม่
เหตุใดประวัติศาสตร์นี้จึงเป็นที่ถกเถียงกัน?
ประวัติศาสตร์ของแบตเตอรี่อัลคาไลน์เป็นที่ถกเถียงกันอย่างกว้างขวาง เนื่องจากแนวคิดเรื่อง "การใช้สารอิเล็กโทรไลต์ชนิดด่าง" ถูกพัฒนาขึ้นอย่างแยกจากกันโดยบุคคลต่างๆ กัน วัลดีมาร์ ยุงเนอร์ วิศวกรชาวสวีเดน ได้ประดิษฐ์แบตเตอรี่เงิน-แคดเมียมแบบชาร์จซ้ำได้ที่ใช้สารอิเล็กโทรไลต์ชนิดด่างขึ้นในปี ค.ศ. 1899 และยังมีส่วนร่วมในการวิจัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่นิกเกิล-เหล็กและนิกเกิล-แคดเมียม อีกด้วย ขณะเดียวกัน โธมัส เอดิสัน ได้พัฒนาแบตเตอรี่อัลคาไลน์ของตนเองขึ้นอย่างอิสระในปี ค.ศ. 1901 โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างแหล่งพลังงานที่แข็งแรง สามารถชาร์จซ้ำได้ และใช้งานได้จริง
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ประวัติศาสตร์ช่วงแรกของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ไม่ได้เป็นกรรมสิทธิ์ของสิทธิบัตรใดสิทธิบัตรหนึ่งหรือบุคคลใดบุคคลหนึ่ง แต่เป็นผลลัพธ์ของการพัฒนาแบบขนานกันในภูมิภาคต่างๆ
งานวิจัยของยุงเนอร์แสดงให้เห็นว่าเคมีแบบด่างสามารถรองรับแบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟใหม่ได้; แบตเตอรี่เวอร์ชันของเอดิสันยังเร่งการพัฒนาแบตเตอรี่เก็บพลังงานที่มีกำลังส่งออกสูงและทนทานยิ่งขึ้นอีกด้วย แบตเตอรี่ของเอดิสันใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ และขั้วไฟฟ้าที่ทำจากนิกเกิล-เหล็ก โดยเขาใช้เวลาหลายปีในการทดสอบวัสดุต่างๆ ก่อนจะพิจารณาว่าผลิตภัณฑ์นี้พร้อมสำหรับการใช้งานจริง ทั้งนี้ เนื่องจากนักวิจัยทั้งสองรายดำเนินการศึกษาอย่างเป็นอิสระต่อกัน จึงไม่มีข้อพิพาทใดๆ เกี่ยวกับการลอกเลียนแบบผลงาน ท้ายที่สุด เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบด่างได้ก่อตัวขึ้นมาอย่างยาวนานแล้วก่อนที่แบตเตอรี่สำหรับใช้ในครัวเรือนสมัยใหม่จะแพร่หลาย
งานวิจัยของยุงเนอร์ในปี ค.ศ. 1899 ถือเป็นระยะเริ่มต้นของการพัฒนาแบตเตอรี่แบบด่าง แบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟใหม่ได้ของเขาซึ่งใช้อิเล็กโทรไลต์แบบด่างนั้นถือเป็นความก้าวหน้าสำคัญเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่รุ่นก่อนหน้าจำนวนมาก นอกจากนี้ เขายังมีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีนิกเกิล-เหล็กและนิกเกิล-แคดเมียม จึงมีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์ของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่อัลคาไลน์ของเอดิสัน ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี ค.ศ. 1901 ถูกสร้างขึ้นอย่างเป็นอิสระ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อตอบสนองความต้องการของภาคการขนส่งในขณะนั้น ทีมงานของเขาหวังจะสร้างแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักเบากว่าและให้กำลังไฟฟ้ามากกว่า เพื่อรองรับยานพาหนะไฟฟ้า (EV) ซึ่งยังคงแข่งขันกับระบบขับเคลื่อนอื่นๆ อยู่ แบตเตอรี่ของเอดิสันนั้นแตกต่างจากแบตเตอรี่แบบแห้งอัลคาไลน์ที่วางจำหน่ายในร้านค้าในเวลาต่อมา แต่ก็แสดงทิศทางเดียวกันในการแก้ปัญหาเรื่องแหล่งพลังงานที่ทนทานและพกพาสะดวก จุงเนอร์ ร่วมกับเอดิสัน ได้วางรากฐานเทคโนโลยีสำหรับผู้ประดิษฐ์รุ่นหลัง
ช่วงเวลายาวนานของการหยุดนิ่ง
หลังจากความก้าวหน้าในระยะแรกเหล่านี้ การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่อัลคาไลน์ได้หยุดนิ่งเป็นเวลานาน แม้ว่าระบบที่ใช้สารเคมีนี้จะมีอยู่แล้ว แต่ความต้องการของตลาดต่อแหล่งพลังงานพกพาขนาดเล็กที่มีอายุการใช้งานยาวนานยังไม่เพียงพอที่จะผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
ประมาณครึ่งศตวรรษต่อมา ในทศวรรษ 1950 สถานการณ์ได้เปลี่ยนไป ด้วยการเติบโตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและเครื่องใช้ในบ้าน ความต้องการแบตเตอรี่ที่มีสมรรถนะดีขึ้นจึงเกิดขึ้น
ตัวขับเคลื่อนตลาดที่สำคัญที่สุดคือไฟฉายและวิทยุทรานซิสเตอร์รุ่นใหม่ที่กำลังเริ่มเข้ามาในตลาด อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการแหล่งจ่ายพลังงานที่มีเสถียรภาพและใช้งานได้นาน แม้แบตเตอรี่แบบสังกะสี-คาร์บอนแบบดั้งเดิมจะสามารถทำงานได้ แต่ก็มีอายุการใช้งานสั้นและประสิทธิภาพต่ำเมื่อใช้กับอุปกรณ์ที่ต้องการพลังงานสูง ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ การแพร่กระจายอย่างกว้างขวางของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทำให้ผู้ใช้เรียกร้องแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น แรงดันไฟฟ้าคงที่มากขึ้น และต้องเปลี่ยนบ่อยน้อยลง ส่งผลให้เกิดการพัฒนาแบตเตอรี่อัลคาไลน์สมัยใหม่
ความก้าวหน้าของลูอิส เออร์รี
แบตเตอรี่แบบแห้งอัลคาไลน์สมัยใหม่มักได้รับการยกย่องว่าเป็นผลงานของลูอิส เออร์รี วิศวกรชาวแคนาดา เขาทำงานให้กับบริษัทอีเวอร์เรดี้ (Eveready) ซึ่งเป็นแบรนด์หนึ่งภายใต้บริษัทยูเนียน คาร์ไบด์ (Union Carbide) และต่อมาได้พัฒนาเป็นบริษัทเอนเนอร์ไจเซอร์ (Energizer) ในปี ค.ศ. 1955 เขาได้รับมอบหมายให้ไปปฏิบัติงานที่ห้องปฏิบัติการวิจัยแห่งหนึ่งในเมืองพาร์มา รัฐโอไฮโอ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่สังกะสี-คาร์บอนซึ่งในขณะนั้นมีอายุการใช้งานสั้น
การค้นพบสำคัญของอูร์รีคือ การรวมสังกะสีเข้ากับแมงกานีสไดออกไซด์ และใช้สารอิเล็กโทรไลต์ชนิดด่าง จะสามารถผลิตแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น และเหมาะสมกว่าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาสำหรับผู้บริโภค เขาได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เพิ่มเติมในเวลาต่อมา โดยใช้สังกะสีในรูปผง
ในปี ค.ศ. 1957 อูร์รี ร่วมกับคาร์ล คอร์เดช และ พี.เอ. มาร์ซัล ยื่นขอจดสิทธิบัตรสำหรับแบตเตอรี่ด่าง ซึ่งได้รับการรับรองในปี ค.ศ. 1960
แบตเตอรี่ด่างแบรนด์เอเวอเรดี้รุ่นแรกถูกนำออกวางจำหน่ายระหว่างปี ค.ศ. 1958 ถึง 1959 และแบรนด์นี้ได้รับการเปลี่ยนชื่ออย่างเป็นทางการเป็นเอนเนอร์ไจเซอร์ในปี ค.ศ. 1980 แม้ว่าการผลิตในระยะแรกจะประสบปัญหาบางประการในการผลิต แต่เมื่อปัญหาเหล่านั้นได้รับการแก้ไขแล้ว แบตเตอรี่นี้ก็ประสบความสำเร็จเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็ว แบตเตอรี่ด่างที่ยังคงใช้งานอยู่ในปัจจุบันนั้นโดยพื้นฐานแล้วอิงตามการออกแบบดั้งเดิมของอูร์รี
แบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบทันสมัยใช้สังกะสีเป็นขั้วไฟฟ้าลบ (แมงกานีสไดออกไซด์เป็นขั้วไฟฟ้าบวก) และอิเล็กโทรไลต์ชนิดอัลคาไลน์เพื่อสนับสนุนปฏิกิริยาเคมี ระบบนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำถึงปานกลาง เนื่องจากสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้อย่างเสถียรเป็นระยะเวลานานค่อนข้างหนึ่ง
ดังนั้น แบตเตอรี่อัลคาไลน์จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น รีโมทคอนโทรล ของเล่น เครื่องวิทยุ และไฟฉาย
เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่รุ่นก่อนหน้า แบตเตอรี่อัลคาไลน์มีการปรับปรุงอย่างมากในด้านความน่าเชื่อถือ อายุการเก็บรักษา และความสะดวกในการใช้งาน นอกจากนี้ยังมีราคาไม่แพงจนสามารถผลิตจำนวนมากได้ และเหนือกว่าแบตเตอรี่สังกะสี-คาร์บอนแบบดั้งเดิมในหลายสถานการณ์ที่พบได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน รูปร่างทรงกระบอกมาตรฐานของแบตเตอรี่ยังทำให้สามารถกำหนดมาตรฐานได้ง่ายและนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค อีกทั้งยังเป็นการผสมผสานกันระหว่างระบบเคมีและกระบวนการผลิตนี้เองที่ทำให้แบตเตอรี่อัลคาไลน์กลายเป็นแบตเตอรี่แบบใช้แล้วทิ้งที่นิยมใช้โดยทั่วไปในครัวเรือนจำนวนมาก
แบตเตอรี่อัลคาไลน์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคหลากหลายชนิด เนื่องจากสามารถให้สมดุลที่ดีระหว่างต้นทุน ความพร้อมใช้งาน และประสิทธิภาพ แบตเตอรี่ประเภทนี้เหมาะเป็นพิเศษสำหรับอุปกรณ์ที่ไม่ต้องการพลังงานสูงสุดในช่วงเวลาสั้น ๆ อย่างมาก แต่ต้องการอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ที่ยาวนาน เช่น วิทยุ ของเล่น กล้องถ่ายรูป และไฟฉาย ความนิยมของแบตเตอรี่อัลคาไลน์เกิดขึ้นจากความเหมาะสมในการใช้งานจริงมากกว่าความซับซ้อนทางเทคโนโลยี
ความสำเร็จของแบตเตอรี่อัลคาไลน์สะท้อนให้เห็นว่าเทคโนโลยีปรับตัวเข้ากับชีวิตประจำวันอย่างไร เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาแพร่หลายมากขึ้น ผู้บริโภคจึงต้องการแหล่งจ่ายพลังงานที่มีราคาไม่แพง มาตรฐานเดียวกัน และเปลี่ยนได้ง่าย แบตเตอรี่อัลคาไลน์ตอบสนองความต้องการนี้ได้ดีกว่าทางเลือกอื่น ๆ ที่มีมาก่อนหน้านี้ ดังนั้น แม้ในปัจจุบันเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่จะพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แบตเตอรี่อัลคาไลน์ก็ยังคงเป็นหนึ่งในแหล่งจ่ายพลังงานที่พบได้ทั่วไปที่สุดในครัวเรือนสมัยใหม่
ความสำคัญทางประวัติศาสตร์
ประวัติศาสตร์ของแบตเตอรี่อัลคาไลน์แสดงให้เห็นว่าการประดิษฐ์คิดค้น ช่วงเวลาที่เหมาะสม และความต้องการของตลาดสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างไร ยุงเนอร์และเอดิสันได้ริเริ่มแนวคิดเกี่ยวกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์ก่อนที่ตลาดจะบรรลุภาวะสมบูรณ์ ในขณะที่อูร์รีประสบความสำเร็จในการผสานระบบเคมีนี้เข้ากับความต้องการเชิงพาณิชย์ที่แท้จริงในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 สิ่งที่เกิดขึ้นในท้ายที่สุดจึงไม่ใช่เพียงแค่แบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังเป็นแพลตฟอร์มพื้นฐานที่ขับเคลื่อนการพัฒนาของยุคเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบพกพาอีกด้วย
ปัจจุบัน แบตเตอรี่อัลคาไลน์แพร่หลายมากจนดูเหมือนเป็นสิ่งสามัญ แต่ความสำเร็จของมันกลับสร้างขึ้นจากกระบวนการทดลองและปรับปรุงมาอย่างยาวนานหลายทศวรรษ ตั้งแต่แบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบชาร์จซ้ำได้รุ่นแรก ไปจนถึงแบตเตอรี่แห้งชนิดสังกะสี-แมงกานีสไดออกไซด์ในยุคปัจจุบัน การพัฒนาของมันจึงคล้ายกับประวัติศาสตร์ของการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง มากกว่าการประดิษฐ์คิดค้นเพียงครั้งเดียวที่เกิดขึ้นในชั่วขณะหนึ่ง สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมแบตเตอรี่อัลคาไลน์จึงยังคงเป็นตัวแทนที่สำคัญยิ่งของแหล่งพลังงานแบบพกพาในชีวิตประจำวัน
ประวัติย่อของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ ตั้งแต่การประดิษฐ์ในช่วงแรกโดยยุงเนอร์และเอดิสัน จนถึงการค้นพบครั้งสำคัญของลูอิส เออร์รี ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของยุคเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบพกพา
EN
