Qu'est-ce qu'une batterie au nickel-zinc?
Une pile au nickel-zinc est une cellule électrochimique rechargeable, un dispositif qui convertit directement l’énergie chimique stockée en électricité. L'anode, ou borne négative, de la batterie est en zinc et la cathode, ou borne positive, en nickel. Le flux d'électrons va de l'anode à la cathode à travers un électrolyte, qui fournit des particules chargées qui transportent le courant électrique. Les électrolytes alcalins non acides sont généralement utilisés dans une batterie nickel-zinc. La recharge inverse la réaction électrochimique et reconstitue la structure chimique initiale de la cellule.
Parfois désignée par l'abréviation élémentaire NiZn, la pile nickel-zinc a été brevetée par Thomas Edison en 1901. Les capacités de production de l'époque ont favorisé d'autres conceptions et la pile NiZn n'a pas été largement mise en œuvre. La densité d'énergie relativement élevée, la quantité d'énergie stockée dans un volume donné et la disponibilité facile des matières premières de la batterie ont toutefois incité à poursuivre les recherches.
Dans les premières versions de la batterie nickel-zinc, l'électrode en zinc s'est avérée instable dans le temps. L’oxyde de zinc produit par l’anode formait des dendrites, ou filaments, dans la solution électrolytique. La formation de dendrites risquait de court-circuiter la cellule et, par conséquent, limitait le nombre de cycles de charge / recharge. L'instabilité a également inhibé la restauration complète de la cellule lorsqu'elle est rechargée, entraînant une déformation du terminal anodique.
Des solutions d'électrolytes alcalines ont été développées pour stabiliser l'électrode de zinc qui, avec un séparateur interne en polymère, permettent de surmonter les problèmes résultant de la formation de dendrite et de la déformation terminale. Les progrès de la science des matériaux ont également permis la production de terminaux en zinc et en nickel sans éléments en métaux lourds. Le résultat est une batterie plus puissante et plus durable que ce qui était possible avec une technologie antérieure. La capacité de recharge a été augmentée à la fois en nombre de cycles et en ramenant la cellule à son état chimique initial.
L'un des avantages d'une batterie nickel-zinc est sa capacité à remplacer les batteries principales, ou non rechargeables, dans les produits électroniques grand public. Ces appareils nécessitent généralement une pile alcaline principale de 1,5 V et fonctionnent bien avec la capacité nominale de 1,65 V du NiZn rechargeable. D'autres conceptions rechargeables, telles que les piles au nickel-cadmium, ont généralement une tension nominale de 1,2 V, ce qui peut entraîner une défaillance de l'appareil avant la décharge complète de la batterie.
La pile nickel-zinc est considérée comme une alternative écologique aux conceptions les plus courantes. Le nickel et le zinc sont relativement abondants et chacun peut être entièrement récupéré par recyclage. Le mercure, le cadmium, le plomb ou d'autres métaux toxiques ne sont pas utilisés dans sa production, pas plus qu'il n'y a de matières actives inflammables ou corrosives.