Che cos'è una batteria al nichel-zinco?
Una batteria al nichel-zinco è una cella elettrochimica ricaricabile, un dispositivo che converte l'energia chimica immagazzinata direttamente in elettricità. L'anodo, o terminale negativo, della batteria è costituito da zinco e il catodo, o terminale positivo, da nichel. Il flusso di elettroni proviene dall'anodo al catodo attraverso il mezzo di un elettrolita, che fornisce particelle cariche che trasportano la corrente elettrica. Gli elettroliti alcalini non acidi sono generalmente utilizzati in una batteria al nichel-zinco. La ricarica inverte la reazione elettrochimica e ricostituisce la struttura chimica originale della cellula.
A volte indicato con la sua sigla elementare, NiZn, la batteria al nichel-zinco è stata brevettata da Thomas Edison nel 1901. Le capacità di produzione dell'epoca favorirono altri progetti e la batteria NiZn non fu ampiamente implementata. Tuttavia, la densità energetica relativamente elevata, la quantità di energia immagazzinata in un determinato volume e la facile disponibilità delle materie prime della batteria hanno incoraggiato la ricerca continua.
Nelle prime versioni della batteria al nichel-zinco, l'elettrodo di zinco si è dimostrato instabile nel tempo. L'ossido di zinco prodotto dall'anodo formava dendriti, o filamenti, nella soluzione elettrolitica. La formazione di Dendrite ha reso la cellula soggetta a corto circuito e di conseguenza ha provocato un numero limitato di cicli di carica / ricarica. L'instabilità ha anche inibito il completo restauro della cellula quando ricaricata, portando alla deformazione del terminale anodico.
Sono state sviluppate soluzioni di elettroliti alcalini che stabilizzano l'elettrodo di zinco che, insieme a un separatore interno polimerico, supera i problemi derivanti dalla formazione di dendrite e deformazione terminale. I progressi nella scienza dei materiali hanno anche permesso la produzione di terminali di zinco e nichel che sono privi di elementi di metallo pesante. Il risultato è una batteria più potente e di maggiore durata di quanto fosse possibile con la tecnologia precedente. La capacità di ricarica è stata aumentata sia nel numero di cicli che nel ritorno della cella al suo stato chimico originale.
Un vantaggio di una batteria al nichel-zinco è la sua capacità di sostituire batterie primarie o non ricaricabili nell'elettronica di consumo. Questi dispositivi richiedono in genere una batteria alcalina primaria da 1,5 V e funzionano bene con la potenza nominale nominale di NiZn 1,65 V ricaricabile. Altri design ricaricabili, come le batterie al nichel-cadmio, di solito hanno una tensione nominale di 1,2 V, che potrebbe causare guasti al dispositivo prima del completo scaricamento della batteria.
La batteria al nichel-zinco è vista come un'alternativa ecologica ai design più comuni. Il nichel e lo zinco sono entrambi relativamente abbondanti e ciascuno può essere completamente recuperato riciclando. Il mercurio, il cadmio, il piombo o altri metalli tossici non vengono utilizzati nella sua produzione, né vi sono materiali attivi infiammabili o corrosivi.