Сьогодні ніхто не сумнівається в тому, що разом з Французькою революцією в 1789 році в Європі почалася нова ера. Однак мало хто знає, що в цьому ж році італійський біофізик Луїджі Гальвані робить ще одну революцію, яка пізніше призвела до справжнього технологічного прориву. За допомогою дослідів на жабах він відкриває фундаментальний принцип, згідно з яким до сих пір діють батарейки та акумулятори - гальванічні елементи.
Як не дивно це звучить, але вік мобільних електрохімічних енергоносіїв почався з здригається жаб'ячих лапок. Луїджі Гальвані домігся цього за рахунок простого дотику м'язів земноводного з двома металами, в даному випадку - з міддю і залізом (Рис. 1). Навіть не підозрюючи про те, що він ініціює електрохімічний процес, який згодом приведе до появи на світло батарейок і акумуляторів, Гальвані створив електричний ланцюг. Солона вода в амфібії стала електролітом, а тремтячі м'язи показували електричну активність. Таким чином, виникла перша гальванічна комірка або гальванічний елемент. Він складається з двох різних електродів і електроліту, і призначений для перетворення хімічної енергії в електричну.
Мал. 1. Досліди Гальвані на жабах привели до подальшого створення батарейок.
Вольта винаходить першу батарею
Десять років по відкриттю Гальвані його співвітчизник Алессандро Вольта вперше створив найпростішу батарею: так званий «вольтів стовп». При цьому Вольта поклав один на одного багато мідних і цинкових пластин і прошарками їх шматочками сукна, просоченого соляною кислотою, завдяки чому виникало напруга. Однак його роботи визнали не відразу, але, тим не менше, назвали в його честь одиницю електричної напруги - Вольт. Цю первісну батарею і швидко поширюється після дослідів на жабах «гальванізм» потрібно подякувати за те, що в XIX столітті електрику стало грати в хімічних дослідженнях вчених все більшу роль.
Незабаром після того, як Вольта представив здивованої громадськості стовп, що генерує електричну енергію, Вільям Крюйкшенк в Шотландії зробив черговий прорив: винайшов гальванічний елемент Крюйкшенка (Рис. 2) і тим самим заклав основу для масового виробництва батарей. Отже 1802 рік можна сміливо назвати відправною точкою в історії електричних батарей, придатних для масового виробництва.
Трохи пізніше були відкриті і акумулятори. Одночасно з шотландцем Крюйкшенком німецький фізик Йоганн Вільгельм Ріттер винайшов «зарядний стовп», який можна назвати попередником сучасних акумуляторів або батарей для зарядки. Подібно вольтову стовпа, його пристрій складався з мідних гуртків, прослоенних просоченими кухонною сіллю картонними шайбами. Цю конструкцію можна було заряджати електричним струмом і знову розряджати.
Мал. 2. Масове виробництво стало можливим після винаходу горизонтального гальванічного елемента Крюйкшенка.
Виникнення сухих батарей
Отже, вчені-першовідкривачі кінця XVIII- початку XIX ст. за допомогою своїх відкриттів заклали основу для створення сухих батарей, в яких рідкий електроліт був замінений м'якими матеріалами. У 1887 році в Німеччині Карл Гасснер розробив суху батарею, в якій в якості сполучного речовини використовувався гіпс. Його спонукали до цього дверні дзвінки, винайдені французьким хіміком Жоржем Лекланше і працювали від батарей. Вони вважалися досить ненадійними, тому Гасснер зі своїми, набагато кращими сухими батареями «потрапив в струмінь». Його земляк Пауль Шмідт теж сприяв тому, щоб «мокрі» батареї були замінені на сухі, більш зручні для транспортування. Саме він вважається «остаточним» винахідником сухої батарейки і кишенькового ліхтарика в Німеччині. У 1903 році на своїй фабриці в Берліні Шмідт став виробляти в промислових масштабах сухі батарейки і ящикові акумуляторні батареї. Десять років по тому підприємство приступило до випуску батарейок і кишенькових ліхтариків під торговою маркою Daimon.
Всесвітнє поширення акумуляторів
На рубежі століть майже одночасно в Швеції і в США відбулися наступні важливі події в історії батарейок. У 1899 році Вальдемар Юнгнер створив нікель-кадмієвий акумулятор. А по інший бік Атлантичного океану Томас Альва Едісон винайшов залізно-нікелевий акумулятор. Використовуючи кадмій замість заліза, Юнгнер домігся більшого виходу енергії, ніж у едісоновськой батареї. Однак згодом в довгій боротьбі за патентні права він програв своєму американському конкурентові. Люксембурзький інженер Генрі Тудор також зробив внесок у всесвітнє поширення акумуляторів, придумавши перший свинцево-кислотний акумулятор, при цьому він в ході своїх досліджень змушений був обмінюватися досвідом з Едісоном. Таким чином, подальший розвиток систем батарейок все менше залежало від окремих винахідників і все більше - від великих підприємств і працюючих при них дослідних підрозділів. Особливу увагу в цьому процесі приділялося різноманітним можливостям застосування мобільних енергоносіїв.
Військова продукція як попередник батарейок для слухових апаратів
Історія батарейок і акумуляторів для слухових апаратів починається з перших мініатюрних батарейок-таблеток. У 1942 році Семюель Рубен винайшов ртутно-цинкові батарейки для армії США. Використовувані до цього вугільно-цинкові батарейки були занадто ненадійні при використанні в суворих умовах воєнного часу, а винахід Рубена мало надійний корпус і залишалося працездатним навіть взимку, при низьких температурах. Цей тип батарейки давав напругу від 1,35 В до 3,6 В і отримав своє позначення завдяки особливій конструктивній формі, що нагадує таблетку. Батарейки-таблетки в свою чергу поділяються на срібно-окисні, ртутно-окисні і літієві. Вони широко використовуються у всьому світі не тільки в слухових апаратах, але і для таких мініатюрних пристроїв, як калькулятори і наручний годинник. Семюель Рубен відомий також як засновник компанії Duracell. Саме це підприємство тридцять років тому стало випускати батарейки відомої марки Шмідта Daimon.
Початок масового виробництва
Однією з важливих ступенів в стимуляції масового виробництва батарейок для слухових апаратів стала поява в 1906 році концерну Rayovac. У 1937 році підприємство почало випускати перший портативний слуховий апарат на електронних лампах. Фабрика з випуску батарейок для апаратів Rayovac відкрилася в 1963 році в США, в 1989 році відкрилася друга, вже в Великобританії. У 1977 році було освоєно масове виробництво повітряно-цинкових батарейок, які і сьогодні панують на ринку. Винахід обертається дискової упаковки, в якій можна продавати маленькі круглі батарейки кількістю до 36 штук, також є частиною історії підприємства. У наступному році цій упаковці виповниться 50 років!
У Німеччині перші підзаряджатися газонепроникні мініатюрні акумулятори випускаються починаючи з 1950 року в Хагені німецької едісоновськой акумуляторної компанією (DEAC), яка є дочірньою фірмою компанії VARTA. Сама ж VARTA Batterie почала масовий випуск срібно-окисних елементів і батарей-таблеток для слухових апаратів в 1973 році на заводі в Ельвангене. З 1980 року там же виготовляються і екологічно нешкідливі повітряно-цинкові батарейки.
