Hva er et nikkel-sink-batteri?

Et nikkel-sink-batteri er en ladbar elektrokjemisk celle, en enhet som konverterer lagret kjemisk energi direkte til strøm. Anoden, eller den negative terminalen, til batteriet er laget av sink og katoden, eller positiv terminal, fra nikkel. Elektronstrømmen er fra anoden til katoden gjennom mediet til en elektrolytt, som gir ladede partikler som fører den elektriske strømmen. Ikke-sure alkaliske elektrolytter brukes vanligvis i et nikkel-sink-batteri. Lading reverserer den elektrokjemiske reaksjonen og rekonstituerer den opprinnelige kjemiske strukturen til cellen.

Noen ganger referert til av den grunnleggende forkortelsen, NiZn, ble nikkel-sink-batteriet patentert av Thomas Edison i 1901. Datidens produksjonsevner favoriserte andre design, og NiZn-batteriet ble ikke implementert i utstrakt grad. Den relativt høye energitettheten, energimengden som er lagret i et gitt volum, og den enkle tilgjengeligheten av batteriets råvarer oppmuntret imidlertid til fortsatt forskning.

I tidlige versjoner av nikkel-sink-batteriet viste sinkelektroden seg å være ustabil over tid. Sinkoksyd produsert av anoden dannet dendritter eller filamenter i elektrolyttløsningen. Dendrittdannelse gjorde at cellen kunne kortsluttes og resulterte følgelig i et begrenset antall ladnings- / ladesykluser. Ustabiliteten hemmet også cellens fullstendige restaurering når den ble ladet opp, noe som førte til deformasjon av anodeterminalen.

Alkaliske elektrolyttløsninger er utviklet som stabiliserer sinkelektroden som sammen med en indre indre separator overvinner problemer som følge av dendritdannelse og terminal deformasjon. Fremskritt innen materialvitenskap har også muliggjort produksjon av sink- og nikkelterminaler som er fri for tungmetallelementer. Resultatet er et kraftigere og mer varig batteri enn det som var mulig med tidligere teknologi. Oppladningsevnen er økt både i antall sykluser og når cellen er tilbake til sin opprinnelige kjemiske tilstand.

En fordel med et nikkel-sink-batteri er dens evne til å erstatte primære eller ikke-oppladbare batterier i forbrukerelektronikk. Disse enhetene krever vanligvis et 1,5V primært alkalisk batteri og vil fungere bra med den oppladbare NiZns nominelle rating på 1,65V. Andre oppladbare design, for eksempel nikkel-kadmiumbatterier, har vanligvis en nominell spenning på 1,2 V, noe som kan føre til feil på enheten før fullstendig batteriladning.

Nikkel-sink-batteriet blir sett på som et miljøvennlig alternativ til mer vanlige design. Nikkel og sink er begge relativt rikelig og hver kan gjenvinnes fullt ut ved resirkulering. Kvikksølv, kadmium, bly eller andre giftige metaller brukes ikke i produksjonen, og det er heller ikke brennbare eller etsende aktive materialer.