Co to jest bateria niklowo-cynkowa?

Akumulator niklowo-cynkowy to ogniwo elektrochemiczne wielokrotnego ładowania, urządzenie, które przekształca zgromadzoną energię chemiczną bezpośrednio w energię elektryczną. Anoda lub biegun ujemny akumulatora jest wykonany z cynku, a katoda lub zacisk dodatni z niklu. Przepływ elektronów odbywa się z anody na katodę przez ośrodek elektrolitu, który zapewnia naładowane cząstki przenoszące prąd elektryczny. Bezkwasowe elektrolity alkaliczne są zwykle stosowane w baterii niklowo-cynkowej. Ponowne ładowanie odwraca reakcję elektrochemiczną i przywraca pierwotną strukturę chemiczną ogniwa.

Bateria niklowo-cynkowa, czasem określana skrótem elementarnym, NiZn, została opatentowana przez Thomasa Edisona w 1901 roku. Zdolności produkcyjne tego czasu sprzyjały innym projektom, a bateria NiZn nie była szeroko wdrażana. Jednak stosunkowo wysoka gęstość energii, ilość energii zmagazynowanej w danej objętości oraz łatwa dostępność surowców baterii zachęcały do ​​kontynuowania badań.

We wczesnych wersjach baterii niklowo-cynkowej elektroda cynkowa okazała się z czasem niestabilna. Tlenek cynku wytwarzany przez anody tworzą dendryty lub włókna w roztworze elektrolitu. Powstawanie dendrytu spowodowało, że ogniwo podatne było na zwarcie i w konsekwencji spowodowało ograniczoną liczbę cykli ładowania / ładowania. Niestabilność hamowała również całkowite przywrócenie ogniwa po naładowaniu, co prowadzi do deformacji końcówki anody.

Opracowano alkaliczne roztwory elektrolitów, które stabilizują elektrodę cynkową, która wraz z wewnętrznym separatorem polimerowym rozwiązuje problemy wynikające z tworzenia dendrytu i deformacji końcowej. Postęp w materiałoznawstwie umożliwił również produkcję zacisków cynku i niklu, które nie zawierają metali ciężkich. Rezultatem jest mocniejszy i trwalszy akumulator, niż byłby możliwy we wcześniejszej technologii. Zdolność ładowania została zwiększona zarówno pod względem liczby cykli, jak i powrotu komórki do pierwotnego stanu chemicznego.

Jedną z zalet niklowo-cynkowej baterii jest jej zdolność do wymiany pierwotnych lub jednorazowych baterii w elektronice użytkowej. Urządzenia te zazwyczaj wymagają podstawowej baterii alkalicznej 1,5 V i będą dobrze współpracować z nominalną wartością znamionową akumulatora NiZn wynoszącą 1,65 V. Inne konstrukcje akumulatorów, takie jak akumulatory niklowo-kadmowe, mają zwykle napięcie nominalne 1,2 V, co może doprowadzić do awarii urządzenia przed całkowitym rozładowaniem akumulatora.

Akumulator niklowo-cynkowy jest postrzegany jako przyjazna dla środowiska alternatywa dla bardziej popularnych konstrukcji. Nikiel i cynk są stosunkowo bogate i każdy z nich można w pełni odzyskać poprzez recykling. Rtęć, kadm, ołów i inne toksyczne metale nie są wykorzystywane do jego produkcji, nie ma też łatwopalnych lub żrących materiałów aktywnych.