Wat is een nikkel-zinkbatterij?

Een nikkel-zink-batterij is een oplaadbare elektrochemische cel, een apparaat dat opgeslagen chemische energie rechtstreeks in elektriciteit omzet. De anode of negatieve pool van de batterij is gemaakt van zink en de kathode of positieve pool van nikkel. Elektronenstroming is van de anode naar de kathode door het medium van een elektrolyt, die geladen deeltjes levert die de elektrische stroom dragen. Niet-zure alkalische elektrolyten worden meestal gebruikt in een nikkel-zink-batterij. Herladen keert de elektrochemische reactie om en reconstitueert de oorspronkelijke chemische structuur van de cel.

Soms aangeduid door de elementaire afkorting NiZn, werd de nikkel-zink-batterij in 1901 gepatenteerd door Thomas Edison. De relatief hoge energiedichtheid, de hoeveelheid energie die is opgeslagen in een bepaald volume en de gemakkelijke beschikbaarheid van de grondstoffen van de batterij moedigden echter verder onderzoek aan.

In vroege versies van de nikkel-zink-batterij bleek de zinkelektrode na verloop van tijd onstabiel te zijn. Zinkoxide geproduceerd door de anode gevormde dendrieten, of filamenten, in de elektrolytoplossing. Door de vorming van dendriet kon de cel worden kortgesloten en resulteerde dit in een beperkt aantal laad- / oplaadcycli. De instabiliteit remde ook de volledige restauratie van de cel wanneer deze werd opgeladen, wat leidde tot vervorming van de anodeterminal.

Alkalische elektrolytoplossingen zijn ontwikkeld die de zinkelektrode stabiliseren die, samen met een interne polymeerafscheider, problemen als gevolg van dendrietvorming en terminale vervorming overwinnen. Vooruitgang in materiaalkunde heeft ook de productie mogelijk gemaakt van zink- en nikkelterminals die geen zware metalen elementen bevatten. Het resultaat is een krachtigere en duurzamere batterij dan mogelijk was met eerdere technologie. Oplaadvermogen is verhoogd, zowel in aantal cycli als in de terugkeer van de cel naar zijn oorspronkelijke chemische toestand.

Een voordeel van een nikkel-zinkbatterij is de mogelijkheid om primaire of niet-oplaadbare batterijen in consumentenelektronica te vervangen. Deze apparaten vragen doorgaans om een ​​1,5 V primaire alkalinebatterij en zouden goed werken met de nominale oplaadbare NiZn-waarde van 1,65 V. Andere oplaadbare ontwerpen, zoals nikkel-cadmium-batterijen, hebben meestal een nominale spanning van 1,2 V, wat kan leiden tot apparaatstoringen voordat de batterij volledig is ontladen.

De nikkel-zink-batterij wordt gezien als een milieuvriendelijk alternatief voor meer gebruikelijke ontwerpen. Nikkel en zink zijn beide relatief overvloedig en elk kan volledig worden teruggewonnen door recycling. Kwik, cadmium, lood of andere giftige metalen worden niet gebruikt bij de productie, noch zijn er brandbare of corrosieve actieve materialen.