National Carbon a libéré de l'espace dans la pile sèche en remplaçant le plâtre par du carton

Dans les années 1880, le scientifique allemand Carl Gassner avait résolu le problème central de l'ancienne pile humide — un bocal lourd et sujet aux fuites rempli d'électrolyte liquide, inutilisable autrement qu'en position verticale — en scellant le tout à l'intérieur d'un récipient en zinc qui servait également d'anode à la pile, créant ainsi la première véritable « pile sèche ». Le modèle de Gassner utilisait un revêtement moulé en plâtre de Paris comme séparateur, la couche qui empêche l'anode et la cathode de se toucher et de court-circuiter la pile.

Le plâtre de Paris remplissait le rôle du séparateur de manière fiable, et dans les années 1890, c'était la méthode établie selon laquelle chaque fabricant de piles sèches construisait les siennes. Mais le plâtre est volumineux : mouler un revêtement rigide en plâtre à l'intérieur du boîtier cylindrique en zinc consommait une grande part du volume intérieur limité de la pile, ne laissant qu'un faible espace restant pour la cathode — la matière active qui détermine réellement la quantité de courant que la pile peut fournir. Chaque fabricant acceptait simplement ce compromis comme la façon dont une pile sèche était construite.

Remplacer l'épais séparateur en plâtre par un mince tube en carton enduit de pâte, libérant de l'espace pour davantage de matière cathodique tout en séparant encore les électrodes.

Le séparateur en carton était bien plus mince que le plâtre, libérant du volume intérieur.

Le volume libéré était rempli de davantage de matière cathodique, augmentant la capacité de la pile.

Le carton était moins cher et plus facile à assembler que le moulage du plâtre.

Le séparateur plus mince empêchait toujours de manière fiable le contact entre les électrodes.

Lorsqu'un composant passif consomme de l'espace ou du poids, vérifiez si sa véritable fonction peut être assurée par un substitut plus mince et moins cher, libérant ainsi de la capacité pour ce qui apporte de la valeur.

Parce que le séparateur en carton enroulé occupait un volume intérieur nettement moindre que le plâtre moulé, la pile sèche Columbia — lancée en 1896 comme une pile scellée de six pouces et de 1,5 volt — pouvait contenir bien plus de matière cathodique dans le même boîtier, améliorant directement sa capacité, tout en étant moins chère et plus simple à assembler que le moulage du plâtre à l'intérieur de chaque unité. Elle est devenue la première pile sèche fabriquée et distribuée avec succès à l'échelle du marché de masse.