Wat is een nikkel-zinkbatterij?
Een nikkel-zinkbatterij is een oplaadbare elektrochemische cel, een apparaat dat opgeslagen chemische energie direct omzet in elektriciteit. De anode, of negatieve terminal, van de batterij is gemaakt van zink en de kathode, of positieve terminal, van nikkel. Elektronenstroom is van de anode naar de kathode door het medium van een elektrolyt, die geladen deeltjes biedt die de elektrische stroom dragen. Niet-zuurige alkalische elektrolyten worden meestal gebruikt in een nikkel-zinkbatterij. Oplaading keert de elektrochemische reactie om en herstelt de oorspronkelijke chemische structuur van de cel.
Soms waarnaar wordt verwezen door zijn elementaire afkorting, NIZN, werd de nikkel-zinkbatterij in 1901 gepatenteerd door Thomas Edison. Productiemogelijkheden van die tijd gaven de voorkeur aan andere ontwerpen en de NIZN-batterij was niet breed geïmplementeerd. De relatief hoge energiedichtheid, de hoeveelheid energie die is opgeslagen in een bepaald volume en de gemakkelijke beschikbaarheid van de grondstoffen van de batterij aangemoedigd doorgaande reseaRCH, echter.
In vroege versies van de nikkel-zinkbatterij bleek de zinkelektrode in de loop van de tijd onstabiel te zijn. Zinkoxide geproduceerd door de anode gevormde dendrieten of filamenten, in de elektrolytoplossing. Dendrite-vorming maakte de cel aansprakelijk voor kortsluiting en resulteerde bijgevolg in een beperkt aantal lading/oplaadcycli. De instabiliteit remde ook het volledige herstel van de cel bij het opladen, wat leidde tot vervorming van de anode -terminal.
oplossingen voor alkalische elektrolyt zijn ontwikkeld die de zinkelektrode stabiliseren die, samen met een interne sepolator van polymeer, problemen als gevolg van dendrietvorming en terminale vervorming overwonnen. Vooruitgang in materiaalwetenschap heeft ook de productie van zink- en nikkelterminals mogelijk gemaakt die vrij zijn van heavy metal -elementen. Een krachtigere en langer meegaande batterij dan mogelijk was met eerdere technologie ishet resultaat. Oplaadcapaciteit is verhoogd, zowel in het aantal cycli als bij de terugkeer van de cel naar zijn oorspronkelijke chemische toestand.
Een voordeel van een nikkel-zinkbatterij is het vermogen om primaire of niet-oplegbare batterijen in consumentenelektronica te vervangen. Deze apparaten vragen meestal om een 1,5 V primaire alkalische batterij en zouden goed werken met de oplaadbare NIZN's 1.65V nominale beoordeling. Andere oplaadbare ontwerpen, zoals nikkel-cadmiumbatterijen, hebben meestal een nominale spanning van 1,2 V, wat kan leiden tot apparaatfout voorafgaand aan volledige lozing van de batterij.
De nikkel-zinkbatterij 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 in de productie ervan, noch zijn er ontvlambare of corrosieve actieve materialen.