O que é uma bateria de níquel-zinco?
Uma bateria de níquel-zinco é uma célula eletroquímica recarregável, um dispositivo que converte a energia química armazenada diretamente em eletricidade. O ânodo, ou terminal negativo, da bateria é feito de zinco e o cátodo, ou terminal positivo, de níquel. O fluxo de elétrons é do ânodo para o cátodo através do meio de um eletrólito, que fornece partículas carregadas que transportam a corrente elétrica. Eletrólitos alcalinos não ácidos são normalmente usados em uma bateria de níquel-zinco. A recarga reverte a reação eletroquímica e reconstitui a estrutura química original da célula.
Às vezes referida por sua abreviatura elementar, NiZn, a bateria de níquel-zinco foi patenteada por Thomas Edison em 1901. As capacidades de produção da época favoreciam outros projetos e a bateria de NiZn não era amplamente implementada. A densidade de energia relativamente alta, a quantidade de energia armazenada em um determinado volume e a fácil disponibilidade das matérias-primas da bateria incentivaram a pesquisa contínua.
Nas versões anteriores da bateria de níquel-zinco, o eletrodo de zinco provou ser instável ao longo do tempo. O óxido de zinco produzido pelo ânodo formou dendritos, ou filamentos, na solução eletrolítica. A formação de dendritos tornou a célula suscetível a um curto-circuito e, consequentemente, resultou em um número limitado de ciclos de carga / recarga. A instabilidade também inibiu a restauração completa da célula quando recarregada, levando à deformação do terminal do ânodo.
Foram desenvolvidas soluções de eletrólitos alcalinos que estabilizam o eletrodo de zinco que, juntamente com um separador interno de polímero, supera problemas resultantes da formação de dendritos e deformação terminal. Os avanços na ciência dos materiais também permitiram a produção de terminais de zinco e níquel livres de elementos de metais pesados. Uma bateria mais potente e duradoura do que era possível com a tecnologia anterior é o resultado. A capacidade de recarga aumentou tanto no número de ciclos quanto no retorno da célula ao seu estado químico original.
Uma vantagem de uma bateria de níquel-zinco é sua capacidade de substituir baterias primárias ou não recarregáveis em eletrônicos de consumo. Esses dispositivos normalmente exigem uma bateria alcalina primária de 1,5V e funcionariam bem com a classificação nominal de 1,65V do NiZn recarregável. Outros projetos recarregáveis, como baterias de níquel-cádmio, geralmente têm uma tensão nominal de 1,2V, o que pode levar à falha do dispositivo antes da descarga completa da bateria.
A bateria de níquel-zinco é vista como uma alternativa ecológica para projetos mais comuns. Níquel e zinco são relativamente abundantes e cada um pode ser totalmente recuperado por reciclagem. Mercúrio, cádmio, chumbo ou outros metais tóxicos não são utilizados em sua produção, nem existem materiais ativos inflamáveis ou corrosivos.