ニッケル亜鉛電池とは？

ニッケル亜鉛電池は、蓄えられた化学エネルギーを直接電気に変換するデバイスである充電式電気化学セルです。 バッテリーのアノード（負の端子）は亜鉛で作られ、カソード（正の端子）はニッケルで作られています。 電子の流れは、電流を運ぶ荷電粒子を提供する電解質の媒体を介して、アノードからカソードに流れます。 非酸性アルカリ電解液は、通常、ニッケル亜鉛電池で使用されます。 再充電は電気化学反応を逆転させ、セルの元の化学構造を再構成します。

ニッケル亜鉛電池は、元素の略称NiZnで呼ばれることもあり、1901年にThomas Edisonが特許を取得しました。当時の生産能力は他の設計を支持し、NiZn電池は広く実装されていませんでした。 しかし、比較的高いエネルギー密度、所定の体積に蓄えられたエネルギー量、およびバッテリーの原料の容易な入手可能性により、継続的な研究が促進されました。

ニッケル亜鉛電池の初期のバージョンでは、亜鉛電極は時間とともに不安定であることが判明しました。 陽極によって生成された酸化亜鉛は、電解質溶液中に樹状突起またはフィラメントを形成しました。 樹状突起の形成により、セルが短絡しやすくなり、その結果、充電/再充電サイクルの回数が制限されました。 不安定性は、再充電時のセルの完全な回復も阻害し、アノード端子の変形をもたらしました。

亜鉛電極を安定化させるアルカリ電解液が開発されており、ポリマー内部セパレータとともに、樹状突起の形成と末端の変形に起因する問題を克服しています。 材料科学の進歩により、重金属元素を含まない亜鉛およびニッケル端子の製造も可能になりました。 結果として、以前の技術で可能であったよりも強力で長持ちするバッテリーが生まれました。 再充電機能は、サイクル数とセルの元の化学状態への復帰の両方で増加しました。

ニッケル亜鉛電池の利点の1つは、家庭用電化製品のプライマリまたは非充電式電池を交換できることです。 これらのデバイスは通常1.5Vの一次アルカリ電池を必要とし、再充電可能なNiZnの1.65V公称定格でうまく機能します。 ニッケルカドミウム電池などのその他の充電式設計では、通常公称電圧が1.2Vであるため、完全に放電する前にデバイスが故障する可能性があります。

ニッケル亜鉛電池は、より一般的な設計に代わる環境に優しい代替品と見なされています。 ニッケルと亜鉛はどちらも比較的豊富であり、リサイクルによってそれぞれ完全に再生できます。 水銀、カドミウム、鉛またはその他の有毒金属は製造に使用されておらず、可燃性または腐食性の活性物質もありません。