Vad är ett nickel-zinkbatteri?
Ett nickel-zinkbatteri är en laddningsbar elektrokemisk cell, en enhet som omvandlar lagrad kemisk energi direkt till elektricitet. Batteriets anod eller negativa terminal är tillverkad av zink och katoden, eller positiv terminal, av nickel. Elektronflöde är från anoden till katoden genom mediet av en elektrolyt, som ger laddade partiklar som bär den elektriska strömmen. Icke-syra alkaliska elektrolyter används vanligtvis i ett nickel-zinkbatteri. Uppladdning vänder den elektrokemiska reaktionen och rekonstituerar cellens ursprungliga kemiska struktur.
Ibland hänvisades till av dess elementära förkortning, NiZn, och det nickel-zinkbatteriet patenterades av Thomas Edison 1901. Tidens produktionsförmåga gynnade andra mönster och NiZn-batteriet implementerades inte i stort. Den relativt höga energitätheten, mängden energi lagrad i en viss volym och den enkla tillgängligheten av batteriets råvaror uppmuntrade dock fortsatt forskning.
I tidiga versioner av nickel-zinkbatteriet visade sig zinkelektroden vara instabil över tid. Zinkoxid producerad av anoden bildade dendriter eller filament i elektrolytlösningen. Dendritbildning gjorde att cellen kunde kortslutas och resulterade följaktligen i ett begränsat antal laddnings- / laddningscykler. Instabiliteten hämmade också cellens fullständiga återställning när den laddades, vilket ledde till deformation av anodterminalen.
Alkaliska elektrolytlösningar har utvecklats som stabiliserar zinkelektroden som, tillsammans med en intern inre separator, övervinner problem som är resultatet av dendritbildning och terminal deformation. Framstegen inom materialvetenskap har också möjliggjort produktion av zink- och nickelplintar som är fria från tungmetallelement. Resultatet är ett kraftfullare och mer hållbart batteri än vad som var möjligt med tidigare teknik. Laddningsförmågan har ökats både i antalet cykler och i cellens återgång till sitt ursprungliga kemiska tillstånd.
En fördel med ett nickel-zinkbatteri är dess förmåga att ersätta primära eller icke-uppladdningsbara batterier i konsumentelektronik. Dessa enheter kräver vanligtvis ett 1,5V primärt alkaliskt batteri och skulle fungera bra med det laddningsbara NiZns nominella betyg på 1,65V. Andra laddningsbara konstruktioner, såsom nickel-kadmiumbatterier, har vanligtvis en nominell spänning på 1,2 V, vilket kan leda till fel på enheten innan batteriets fullständiga urladdning.
Nickel-zinkbatteriet ses som ett miljövänligt alternativ till vanligare design. Nickel och zink är båda relativt rikligt och var och en kan återvinnas fullt ut genom återvinning. Kvicksilver, kadmium, bly eller andra giftiga metaller används inte i dess produktion, och det finns inte heller några brandfarliga eller frätande aktiva material.