Что такое никель-цинковая батарея?

Никель-цинковая батарея представляет собой перезаряжаемый электрохимический элемент, устройство, которое преобразует накопленную химическую энергию непосредственно в электричество. Анод или отрицательный вывод батареи выполнен из цинка, а катод или положительный вывод из никеля. Электронный поток идет от анода к катоду через среду электролита, которая обеспечивает заряженные частицы, которые переносят электрический ток. Некислотные щелочные электролиты обычно используются в никель-цинковых батареях. Перезарядка полностью изменяет электрохимическую реакцию и восстанавливает первоначальную химическую структуру клетки.

Никель-цинковая батарея, иногда называемая элементарной аббревиатурой NiZn, была запатентована Томасом Эдисоном в 1901 году. Производственные возможности того времени благоприятствовали другим конструкциям, а батарея NiZn не получила широкого применения. Тем не менее, относительно высокая плотность энергии, количество энергии, запасенной в данном объеме, и легкая доступность сырья для батареи способствовали продолжению исследований.

В ранних версиях никель-цинковой батареи цинковый электрод оказался нестабильным со временем. Оксид цинка, образованный анодом, образовал дендриты или филаменты в растворе электролита. Образование дендритов сделало элемент подверженным короткому замыканию и, следовательно, привело к ограниченному числу циклов зарядки / перезарядки. Нестабильность также препятствовала полному восстановлению ячейки при перезарядке, что приводило к деформации анодной клеммы.

Были разработаны растворы щелочных электролитов, которые стабилизируют цинковый электрод, который вместе с полимерным внутренним сепаратором преодолевает проблемы, возникающие в результате образования дендритов и терминальной деформации. Достижения в области материаловедения также позволили производить цинковые и никелевые терминалы, не содержащие тяжелых металлов. Результатом является более мощный и долговечный аккумулятор, чем это было возможно с более ранними технологиями. Возможность перезарядки была увеличена как в количестве циклов, так и в возвращении элемента в его первоначальное химическое состояние.

Одним из преимуществ никель-цинковых аккумуляторов является их способность заменять первичные или неперезаряжаемые аккумуляторы в бытовой электронике. Эти устройства обычно требуют 1,5 В основной щелочной батареи и будут работать с номинальным номиналом 1,65 В перезаряжаемого NiZn. Другие аккумуляторные конструкции, такие как никель-кадмиевые батареи, обычно имеют номинальное напряжение 1,2 В, что может привести к выходу устройства из строя до полной разрядки батареи.

Никель-цинковая батарея считается экологически чистой альтернативой более распространенным конструкциям. Никеля и цинка относительно много, и каждый из них может быть полностью утилизирован путем переработки. Ртуть, кадмий, свинец или другие токсичные металлы не используются при его производстве, равно как и нет никаких легковоспламеняющихся или агрессивных активных материалов.