Hvad er et nikkel-zink-batteri?
Et nikkel-zink-batteri er en genopladelig elektrokemisk celle, en enhed, der konverterer lagret kemisk energi direkte til elektricitet. Batteriets anode eller negative terminal er lavet af zink og katoden eller den positive terminal fra nikkel. Elektronstrømmen er fra anoden til katoden gennem mediet af en elektrolyt, der tilvejebringer ladede partikler, der bærer den elektriske strøm. Ikke-sure alkaliske elektrolytter anvendes typisk i et nikkel-zink-batteri. Genopladning reverserer den elektrokemiske reaktion og rekonstituerer den oprindelige kemiske struktur af cellen.
Nogle gange omtalt med dens elementære forkortelse, NiZn, blev nikkel-zink-batteriet patenteret af Thomas Edison i 1901. Tidens produktionsmuligheder begunstigede andre design, og NiZn-batteriet blev ikke implementeret i vid udstrækning. Den relativt høje energitæthed, mængden af energi, der er lagret i et givet volumen, og den lette tilgængelighed af batteriets råmaterialer tilskyndede imidlertid til fortsat forskning.
I tidlige versioner af nikkel-zink-batteriet viste zinkelektroden sig at være ustabil over tid. Zinkoxid produceret af den anode dannede dendritter eller filamenter i elektrolytopløsningen. Dendritdannelse gjorde cellen ansvarlig for kortslutning og resulterede følgelig i et begrænset antal opladnings- / opladningscyklusser. Instabiliteten hæmmede også cellens komplette restaurering, når den blev genopladet, hvilket førte til deformation af anodeterminalen.
Der er udviklet alkaliske elektrolytopløsninger, der stabiliserer zinkelektroden, som sammen med en intern indre separator overvinder problemer, der skyldes dendritdannelse og terminal deformation. Fremskridt inden for materialevidenskab har også gjort det muligt at fremstille zink- og nikkelterminaler, der er fri for tungmetalelementer. Resultatet er et mere kraftfuldt og længerevarende batteri, end det var muligt med tidligere teknologi. Opladningsevnen er blevet øget både i antal cyklusser og ved tilbagevenden af cellen til dens oprindelige kemiske tilstand.
En fordel ved et nikkel-zink-batteri er dets evne til at udskifte primære eller ikke-genopladelige batterier i forbrugerelektronik. Disse enheder kræver typisk et 1,5 V primært alkalisk batteri og vil fungere godt med den genopladelige NiZns 1,65V nominelle rating. Andre genopladelige konstruktioner, såsom nikkel-cadmium-batterier, har normalt en nominel spænding på 1,2 V, hvilket kan føre til enhedssvigt inden fuldstændig batteriafladning.
Nikkel-zink-batteriet ses som et miljøvenligt alternativ til mere almindelige design. Nikkel og zink er begge relativt rigelige, og hver kan genindvindes fuldt ud ved genanvendelse. Kviksølv, cadmium, bly eller andre giftige metaller bruges ikke i dens produktion, og der er heller ingen brandfarlige eller ætsende aktive materialer.