Лужні батарейки належать до найуспішніших споживчих джерел живлення в історії, становлячи приблизно 80 % виробництва батарейок у Сполучених Штатах та близько 10 мільярдів батарейок, що виробляються у світі щорічно. Вони живлять повсякденні пристрої, такі як фонарики, радіоприймачі, іграшки, фотоапарати, CD-плеєри, MP3-плеєри та пейджери. Їхня історія розвитку не є історією одного винахідника, оскільки лужна хімія існувала в інших формах задовго до появи сучасних сухих елементів.
Чому ця історія є суперечливою?
Історія лужних батарей є суперечливою, оскільки концепція «використання лужного електроліту» була розроблена незалежно різними людьми. Шведський інженер Вальдемар Юнгнер у 1899 році винайшов акумуляторну лужну срібно-кадмієву батарею й брав участь у дослідженнях нікель-залізних та нікель-кадмієвих акумуляторів. Тимчасом Томас Едісон незалежно розробив власну лужну батарею в 1901 році, сподіваючись створити міцне, акумуляторне й практичне джерело живлення.
Іншими словами, початкова історія лужних батарей не належала жодному окремому патенту чи окремій особі, а була результатом паралельного розвитку в різних регіонах.
Дослідження Юнгнера продемонструвало, що лужна хімія може забезпечувати акумуляторні батареї; версія Едісона ще більше сприяла розвитку високопродуктивних і надійних акумуляторів. У батареї Едісона використовувався електроліт у вигляді калій гідроксиду та нікель-залізні електроди, і він протягом років тестував різні матеріали, перш ніж оголосив продукт готовим до випуску. Оскільки обидва дослідники проводили свої роботи незалежно один від одного, справжнього спору щодо плагіату не виникло. Зрештою, технологія лужних акумуляторів уже мала тривалий шлях розвитку ще до поширеного впровадження сучасних побутових батарей.
Дослідження Юнгнера 1899 року є найранішим етапом розвитку лужних акумуляторів. Його акумуляторна батарея з лужним електролітом стала значним проривом порівняно з багатьма попередніми батареями. Він також брав участь у розробці технологій на основі нікель-заліза та нікель-кадмію, отже, займає важливе місце в історії акумуляторів.
Лужний акумулятор Едісона, розроблений у 1901 році, було створено незалежно з метою задоволення потреб транспортного сектора того часу. Його команда прагнула створити легший і потужніший акумулятор для підтримки електромобілів, які ще конкурували з іншими системами живлення. Акумулятор Едісона відрізнявся від лужних сухих елементів, що пізніше продавалися в магазинах, однак він вказував на аналогічний напрямок у вирішенні проблеми створення довговічного й портативного джерела живлення. Юнґнер разом з Едісоном заклав технологічну основу для подальших винахідників.
Після цих ранніх проривів розвиток технології лужних акумуляторів тривалий час перебував у стані застою. Хоча хімічна система вже існувала, попит на невеликі, довговічні портативні джерела живлення був недостатнім для швидкого розвитку галузі.
Приблизно через півстоліття, у 1950-х роках, ситуація змінилася. З появою портативної електроніки та побутової техніки виникла потреба в акумуляторах із кращими експлуатаційними характеристиками.
Найважливішими ринковими драйверами були фонаріки та нові транзисторні радіоприймачі. Ці пристрої потребували стабільного й тривалого живлення. Хоча традиційні цинк-вуглецеві батареї могли працювати, їхній короткий термін служби та погана ефективність у потужних пристроях були небажаними. Поширення побутової електроніки змусило споживачів вимагати батареї з тривалішим терміном роботи, стабільнішою напругою та меншою кількістю замін, що відкрило шлях для сучасної лужної батареї.
Сучасну лужну суху батарею часто приписують канадському інженеру Льюїсу Еррі. Він працював у компанії Eveready (бренд під егідою Union Carbide, яка згодом перетворилася на Energizer). У 1955 році його направили до дослідницької лабораторії в Пармі, штат Огайо, щоб поліпшити тодішні цинк-вуглецеві батареї, термін служби яких був дуже коротким.
Ключовим відкриттям Уррі було те, що поєднання цинку з двокисом марганцю та використання лужного електроліту дозволяє створювати акумулятори з тривалішим терміном служби, краще пристосовані для переносних побутових електронних пристроїв. Пізніше він ще більше покращив роботу акумуляторів, використовуючи цинковий порошок.
У 1957 році Уррі разом із Карлом Кордешем та П.А. Марсалом подав заявку на патент на лужний акумулятор, який було надано у 1960 році.
Перші лужні акумулятори Eveready почали продавати в період між 1958 та 1959 роками, а в 1980 році бренд офіційно перейменували на Energizer. Хоча на початковому етапі виробництва виникли певні технологічні проблеми, після їх усунення акумулятори швидко досягли значного комерційного успіху. Сучасні лужні акумулятори, що використовуються й досі, за своєю суттю базуються на оригінальному дизайні Уррі.
Сучасні лужні батарейки використовують цинк як негативний електрод (діоксид марганцю — як позитивний електрод) та лужний електроліт для підтримки хімічної реакції. Ця система особливо підходить для пристроїв із низьким або середнім споживанням потужності, оскільки здатна стабільно віддавати енергію протягом порівняно тривалого часу.
Тому лужні батарейки є ідеальними для таких пристроїв, як пульт дистанційного керування, іграшки, радіоприймачі та фонаріки.
Порівняно з ранніми типами батарейок лужні батарейки забезпечують значне поліпшення надійності, терміну зберігання та зручності у використанні. Вони достатньо недорогі для масового виробництва й перевершують традиційні цинк-вуглецеві батарейки у багатьох повсякденних ситуаціях. Їх стандартизована циліндрична форма також сприяє стандартизації та широкому застосуванню в побутових товарах. Саме поєднання цієї хімічної системи та технології виробництва зробило лужні батарейки стандартними одноразовими батарейками у багатьох домашніх господарствах.
Лужні батарейки широко використовуються в різноманітних побутових електронних пристроях, оскільки забезпечують гарний баланс між вартістю, доступністю та продуктивністю. Вони особливо підходять для пристроїв, яким не потрібна надзвичайно висока миттєва потужність, але необхідний тривалий термін роботи від батареї, наприклад, радіоприймачів, іграшок, фотоапаратів та ліхтариків. Їхня популярність зумовлена скоріше практичністю, ніж технологічною складністю.
Успіх лужних батарейок відображає те, як технологія адаптується до повсякденного життя. Коли портативна електроніка стала все поширенішою, споживачам потрібне було недороге, стандартизоване та легко замінне джерело живлення. Лужні батарейки краще задовольняли цю потребу, ніж багато раніших рішень. Тому навіть за умов постійного розвитку технологій перезаряджуваних джерел живлення сьогодні лужні батарейки залишаються одним із найпоширеніших джерел живлення в сучасних домогосподарствах.
Історія лужних батарей демонструє, як винахід, сприятливі моменти та ринковий попит можуть діяти у синергії. Юнґнер і Едісон запропонували концепцію лужних батарей ще до того, як ринок зрів, тоді як Уррі в середині XX століття успішно поєднав цю хімічну систему з реальними комерційними потребами. Врешті-решт народилася не просто батарея, а фундаментальна платформа, що сприяла розвитку епохи переносної електроніки.
Сьогодні лужні батареї настільки поширені, що здаються звичними, проте їхній успіх фактично побудований на десятиліттях експериментів і вдосконалення. Від ранніх акумуляторних лужних батарей до сучасних сухих цинк-діоксид-марганцевих батарей їхній розвиток більше схожий на історію постійного удосконалення, ніж на один-єдиний миттєвий винахід. Саме це пояснює, чому лужні батареї залишаються важливим представником повсякденних джерел переносної електроенергії.
Коротка історія лужних батарей — від ранніх винаходів Юнгнера та Едісона до прориву Льюїса Уррі, який започаткував еру переносної електроніки.
EN
