Взагалі-то, такий солідний вік технології - це навіть добре. За цей термін вчені і дослідники вивчили проблему у всіх подробицях. Сучасні "дураселли" далеко пішли від батарей Вольти двовіковий давності. І тепер виробники витрачають дуже великі гроші для поліпшення параметрів своїх виробів і зменшення їх розмірів. А двигуном цього процесу є постійне прагнення виробників електроніки до мініатюризації.
Всі останні розробки в цій сфері намагаються задовольнити потреби сучасної мобільної техніки. Справа в тому, що вони навіть працюють по-новому, зовсім не так, як радіоприймачі або ліхтарики. Всім цим цифровим камерам, кишенькових комп'ютерів і CD-MD-MMC-MP3-плеєрів необхідні батарейки, які витримують різкі скачки напруги, що виникають під час включення екранів, розкручування дисків і виходу з "сплячки".
На відміну від комп'ютерних компаній, свято шанують закон Мура, у фірм, що випускають елементи живлення, немає ілюзій з приводу найближчого (і навіть не дуже) майбутнього. Попередні десятиліття (!) Навчили їх не чекати чудесного появи нових технологій, які збільшать ємність батарей вдвічі. Навпаки, треба наполегливо працювати, поступово покращуючи наявні. Досить сказати, що за десять років існування літій-полімерних батарей ресурс цієї технології ще вичерпаний в повному обсязі і тому кращі уми галузі продовжують по відсотку, по піввідсотка збільшувати їхню питому ємність.
Батареї пройшли довгий шлях розвитку, але їм належить ще багато послужити людям. Далі ми розповімо вам про історію створення батарейок, а також спробуємо зрозуміти, що чекає їх попереду. Ну а для початку розберемося, як вони працюють і що у них всередині.
Те, що ми зазвичай маємо на увазі під словом "батарея", можна описати наступними словами: ізольована система, в якій протікають хімічні процеси, в результаті яких виробляється електрична енергія.
Поява переносних комп'ютерів, а також безлічі інших мобільних "штучок", дало новий поштовх до розвитку технологій автономного живлення. Якщо подивитися на звичайні комп'ютери, то вони живляться від мережі, а тому практично не використовують батареї. Як виняток можна назвати CMOS-батарейку на материнській платі, акумулятори пристроїв безперебійного живлення (UPS # 146; ів), ну і, по дрібниці, "пальчики", які вставляються в різного роду бездротові миші, клавіатури і т.п. Чи то справа мобільні пристрої: тут навіть сперечатися нема про що, важко назвати хоча б одне, в якому б не стояла батарейка (або акумулятор).
У той же час, принципова схема всіх батарей, вироблених для масового споживача практично однакова. Два електроди - катод і анод - виготовляються з двох різних металів (строго кажучи, вони повинні мати різну ступінь окислення). Простір між ними заповнений третім матеріалом, званим електролітом. Широкий вибір компонентів дозволяє створювати за єдиною схемою безліч типів батарей, що мають часом діаметрально протилежні властивості, різну питому ємність (відношення максимального заряду батареї до її обсягу) і номінальну напругу.
Прийнято вважати, що основні принципи роботи, які використовуються і до цього дня, були відкриті в кінці XVIII століття італійським фізиком і натуралістом Алессандро Вольта (1745-1827). Саме тоді, працюючи в університеті міста Павія, він зацікавився "твариною електрикою", відкритим декількома роками раніше його співвітчизником Луїджі Гальвані (в його честь електрохімічні елементи живлення часто називають гальванічним). Вольта довів, що саме струм, що виробляється при контакті двох різних металів, викликає спостерігалося скорочення м'язів в жаб'ячих лапках. Цим він спростував припущення Гальвані про те, що електрика виробляється в м'язах. Для того, щоб довести свою точку зору, він наповнив соляним розчином дві чаші і з'єднав їх металевими дугами. Один кінець цих дуг був мідним, а інший цинковий. Вони були встановлені так, що в кожній чаші було по одному електроду кожного типу. Ця конструкція і стала першою батареєю, що виробляє електрику за рахунок хімічної взаємодії двох металів в розчині. У 1800 р він удосконалив її, створивши свій знаменитий "вольтів стовп", перше джерело постійного струму. Він представляв собою 20 пар кружечків, виготовлених з двох різних металів, прокладених шматочками шкіри або тканини, змочених в соляному розчині. В знак визнання заслуг італійського вченого, його ім'ям була названа одиниця електричної напруги - вольт.
Інші експериментатори звернули увагу на отримані результати. Вони вдосконалили вольтів стовп, створивши нові типи батарей. Наприклад, в 1836 р англійський хімік Джон Деніелл помістив мідні і цинкові електроди в ємність з сірчаною кислотою. Ця батарея отримала назву "площинний елемент" або "елемент Деніела". Три роки по тому інший англієць, Вільям Р. Гроув, додав окислювач для запобігання накопичення водню близько катода, що призводило до зниження напруги на виході. Були й інші спроби поліпшити первісну конструкцію, але жодне з цих примітивних пристроїв не використовується в наші дні.
Перший значний прорив був здійснений французом Гастоном Планте. У 1859 р він провів цікавий досвід, зовні схожий на те, що виконав Вольта. У його гальванічному елементі в якості електродів використовувалися свинцеві пластини, а електролітом була розбавлена сірчана кислота. Планте підключив до елементів джерело постійного струму, і деякий час заряджав батарею. Після цього прилад став сам виробляти електрику, видаючи майже всю енергію, витрачену на зарядку. Причому заряджати його можна було багато разів. Саме так і з'явився той самий свинцевий акумулятор, який ще довго буде використовуватися у всіх вироблених автомобілях.
Ще один прилад-довгожитель був розроблений і запатентований іншим французьким винахідником, Жоржем Лекланше в 1866 році. Названий в його честь елемент послужив прообразом сучасних "сухих" батарей, правда, спочатку він такої назви не відповідав. Справа в тому, що у варіанті, запропонованому Лекланше, електроліт був рідким. У вироблених ж зараз батарейках він замінений на желеподібний для того, щоб не допустити витікання вмісту і псування устаткування, яке ця батарея живить. В іншому ж, за цей час технологія майже не змінилася. Як і півтора століття тому, сухі елементи являють собою цинковий стаканчик (анод), в який вставлений графітовий стрижень (катод), а внутрішнє простір заповнений електролітом. За такою технологією випускають найдешевші і масові джерела живлення, які вставляють в ліхтарики, плеєри, дитячі іграшки і т.п.
Втім, в своєму оригінальному "мокрому" вигляді елементи Лекланше не були ні компактними, ні надійними. Тому численні раціоналізатори багаторазово намагалися поліпшити його споживчі якості, наприклад, поміщаючи в герметичну упаковку, яка не допускає витоку електроліту.