Ako moderné batérie zmenili svet: Temné začiatky | Mobilná revolúcia

Ako moderné batérie zmenili svet: Temné začiatky – OBSAH

1. Možno staršie, ako si myslíme
2. Nie každý typ batérie nájde uplatnenie v spotrebnej elektronike
3. Prekvapivo aj jednorazové batérie našli uplatnenie v počítačoch

Možno staršie, ako si myslíme

Len málo technológií zmenilo svet prenosných počítačov tak, ako moderné batérie. Ľahké, lacné a vysokokapacitné batérie, ktoré je možné bezpečne rýchlo nabíjať, predstavujú svätý grál nielen počítačov, ale vlastne celej modernej spoločnosti, pretože sa bez nich nezaobíde ani elektromobilita, ani domáce batérie. Solárne panely bez moderných batérií nedávajú vôbec zmysel, pretože čas, kedy je k dispozícii dostatočné svetlo, sa obvykle líši od času, kedy chcete svietiť alebo si uvariť čaj.

Samotná batéria je prekvapivo stará technológia. Za najstaršie sa považujú takzvané baghdadské batérie, ktoré boli nájdené v Iraku a pochádzajú z obdobia asi 200 rokov pred naším letopočtom. Dlho sa diskutovalo, či hlinené nádoby s kovovými elektródami sú, alebo nie sú batérie – a pokiaľ to batérie sú, na čo vlastne slúžili. Dnes sa má za to, že zrejme skutočne išlo o batérie, že sa ako jednorazový elektrolyt používala citrónová šťava a že sa používali možno na galvanizáciu, teda na elektrické pokovovanie predmetov. Ak je táto teória pravdivá, je táto technológia o 2 000 rokov staršia ako objav galvanického zlatenia študentom Alessandra Voltu v roku 1805!

Alessandro Volta bol prvý, kto v roku 1793 vytvoril galvanický článok z anorganických materiálov, ktoré dávali napätie zhruba 1 V – a tiež zostavil takzvaný Voltov stĺp, sériu za sebou zrovnaných zinko-medených článkov, ktoré umožňovali navýšiť napätie. Išlo o prvú batériu, pretože slovo batéria označuje viac elementov, ktoré spolupracujú a sú teda účinnejšie – ako je napríklad viac diel, ktoré tvoria delostreleckú batériu. Súprava navzájom zapojených článkov funguje úplne rovnako a umožňuje navýšiť výstupné napätie na požadovanú voltáž.

Nie každý typ batérie nájde uplatnenie v spotrebnej elektronike

V roku 1859 prišiel ďalší prielom, kedy francúzsky fyzik Gaston Planté vyvinul prvú nabíjaciu batériu. Prvé batérie boli jednorazové, elektrolyt sa spotrebovával chemickou reakciou, ale Planté objavil, že je možné nájsť takzvanú zvratnú chemickú reakciu, kedy sa pri nabíjaní smer reakcie otočí, a tým je možné rovnakú batériu opakovane vybíjať a nabíjať. Jeho batéria využívala reakciu kyseliny sírovej a olova – a tieto batérie sa vlastne používajú v automobilovom priemysle dodnes, pretože kyselina je síce korozívna a batéria má pomerne nízku energetickú hustotu (asi 90 wattov na liter), ale batérie založené na tomto princípe sú lacné, spoľahlivé a znesú prevádzku.

Tento typ batérií sa skutočne používal aj v prenosných počítačoch osemdesiatych rokov, ale rýchlo sa ukázalo, že po prvé také batérie sú príšerne ťažké a toxické (to kvôli olovu) a tiež potenciálne nebezpečné (kvôli elektrolytu z kyseliny). Takú batériu používal napríklad Macintosh Portable (1989), ktorý používal SLA batérie (Sealed Lead Acid) a spotrebou 5 W dokázal na jedno nabitie fungovať až 10 hodín. Stroj to bol rozmerný, s nepodsvietenou obrazovkou – a s komplikovaným zapojením napájania, ktoré vyžadovalo na boot prítomnosť batérie. Dnes majú zberatelia problém pre tento krásny stroj v dizajne Snow White nájsť alternatívnu batériu, pretože počítačový svet SLA batérie kompletne opustil.

Prekvapivo aj jednorazové batérie našli uplatnenie v počítačoch

Istý čas sa experimentovalo s jednorazovými zinkovými batériami, miniatúrne stroje so zníženou spotrebou dokázali fungovať so šiestimi batériami veľkosti AA, ale kvôli prítomnosti mechanických komponentov (floppy disky, harddisky) boli obvykle potrebné väčšie batérie. Problém s mechanickými komponentmi je ten, že pri štarte vyžadujú väčšie prúdové odbery – a slabnúce batérie sa mohli dostať do stavu, keď jednoducho neboli schopné dodať potrebný prúd. Tento stav je známy aj zo starnúcich mobilných telefónov, kedy staršia batéria nie je schopná dodať potrebný prúd, a kvôli podpätiu dôjde k reštartu zariadenia (takzvaný brown out).

Prenosné počítače s dvomi mechanikami tak vyžadovali väčšie batérie, napríklad Amstrad PPC512 (1987) vyžadovali na prevádzku desať alkalických batérií veľkosti C. Výdrž závisela od toho, ako veľmi používateľ používal mechaniky – ak to bolo intenzívne používanie, počítač zvládol iba dve hodiny, s nízkou aktivitou ale napríklad desať. Pracovať na takomto stroji bolo celkom dobrodružstvo, pretože nedokázal merať klesajúce napätie a odhadovať, ako dlho ešte vydrží fungovať. V tom nepríjemnom prípade ste mohli skončiť s napísanou seminárnou prácou, ktorú ale nebolo možné uložiť, pretože nízky stav batérií už nedokázal roztočiť floppy disk!

Posledná výrazná nevýhoda alkalických batérií je to, že ich elektrolyt je v zásade žieravý. Bolo možné – a stále je možné – že po určitom čase prenikne plášťom batérie von – a ľudovo povedané vám zožerie zariadenie, v ktorom bola batéria uložená. Niektoré batérie vytekajú pomaly a v podstate korozívne zničia len svoje najbližšie okolie, ale dostal sa mi do ruky starý Macintosh LC, v ktorom doslova vybuchla miniatúrna alkalická batéria, ktorá napájala hodiny reálneho času. Hoci išlo o malý článok (polovica AA batérie), dokázala zničiť vnútro počítača tak, že to vyzeralo, ako keby tam niekto rozstrieľal Votrelca!

Tieto batérie boli jednoducho nebezpečné – a tie jednorazové stále sú nebezpečné, takže ak máte obavu o svoje zariadenia, v ktorých vymieňate batérie menej často, odporučil by som vám skôr nabíjacie články s minimálnym samovybíjaním, ako sú Panasonic Eneloop. Tieto články bohužiaľ na začiatku mobilnej revolúcie neboli k dispozícii – s nimi by sme možno mali mobily na batérie Eneloop dodnes!

Zdá sa, že princíp reakcie kyseliny s kovom a vznik elektrického napätia je starší, než si myslíme. Tieto jednorazové zdroje energie sú síce pomerne jednoduché na výrobu, no neposkytujú dostatočnú výdrž ani hustotu energie – nehovoriac o ich ekologickej záťaži. Čo keby však existovali články, ktoré by umožňovali opakované nabíjanie, zabezpečovali dlhú výdrž na jedno nabitie a zároveň boli kompaktné? Práve o tom bude nasledujúca kapitola.

Michal Rybka

Michal Rybka je publicista a nadšenec s 20 rokmi skúseností v IT a gamingu. Je kurátorom AlzaMuzea a YouTube kanála AlzaTech. Napísal niekoľko fantasy a sci-fi poviedok, ktoré vyšli v knižnej podobe, a pravidelne pokrýva piatkový obsah na internetovom magazíne PCTuning.