Kas yra nikelio-cinko baterija?

Nikelio-cinko baterija yra įkraunamas elektrocheminis elementas, prietaisas, kuris sukauptą cheminę energiją tiesiogiai paverčia elektra. Akumuliatoriaus anodas arba neigiamas gnybtas pagamintas iš cinko, o katodas arba teigiamas gnybtas iš nikelio. Elektronų srautas yra iš anodo į katodą per elektrolitą, kuris suteikia įkrautas daleles, pernešančias elektros srovę. Nikelio-cinko akumuliatoriuje paprastai naudojami nerūgštiniai šarminiai elektrolitai. Įkrovimas apverčia elektrocheminę reakciją ir atkuria pradinę ląstelės cheminę struktūrą.

Kartais vadinama elementine santrumpa NiZn, nikelio-cinko bateriją 1901 m. patentavo Thomas Edisonas. To meto gamybos galimybės buvo palankios kitiems projektams, o NiZn baterija nebuvo plačiai naudojama. Tačiau palyginti didelis energijos tankis, tam tikrame tūryje sukauptos energijos kiekis ir lengvas akumuliatoriaus žaliavų prieinamumas paskatino tęsti tyrimus.

Ankstyvosiose nikelio-cinko baterijos versijose cinko elektrodas laikui bėgant pasirodė nestabilus. Anodo pagamintas cinko oksidas elektrolito tirpale sudarė dendritus arba gijas. Dėl dendrito susidarymo ląstelėje įvyko trumpasis jungimas, todėl įkrovimo / įkrovimo ciklų skaičius buvo ribotas. Nestabilumas taip pat trukdė visiškai atkurti ląstelę, kai ji įkraunama, todėl anodo terminalas deformavosi.

Buvo sukurti šarminiai elektrolitų tirpalai, kurie stabilizuoja cinko elektrodą, kuris kartu su polimero vidiniu separatoriumi įveikia problemas, kylančias dėl dendrito susidarymo ir galinės deformacijos. Medžiagų mokslo pažanga taip pat leido gaminti cinko ir nikelio gnybtus, kuriuose nėra sunkiųjų metalų elementų. Rezultatas – galingesnis ir ilgiau tarnaujantis akumuliatorius, nei buvo įmanoma naudojant ankstesnes technologijas. Įkrovimo galimybė buvo padidinta tiek ciklų skaičiumi, tiek elemento grąžinimo į pradinę cheminę būseną.

Vienas iš nikelio-cinko baterijų pranašumų yra galimybė pakeisti pagrindines arba neįkraunamas baterijas buitinėje elektronikoje. Šie prietaisai paprastai reikalauja 1.5 V pirminės šarminės baterijos ir gerai veiktų su įkraunamu NiZn 1.65 V vardine įtampa. Kitų įkraunamų konstrukcijų, pvz., nikelio-kadmio baterijų, vardinė įtampa paprastai yra 1.2 V, todėl įrenginys gali sugesti prieš visiškai išsikrovus.

Nikelio-cinko baterija vertinama kaip aplinkai nekenksminga alternatyva įprastesniems konstrukcijoms. Nikelio ir cinko yra gana daug ir kiekvieną iš jų galima visiškai regeneruoti perdirbant. Jo gamyboje nenaudojamas gyvsidabris, kadmis, švinas ar kiti toksiški metalai, taip pat nėra degių ar ėsdinančių aktyvių medžiagų.