Τι είναι μια μπαταρία νικελίου-ψευδαργύρου;

Μια μπαταρία νικελίου-ψευδαργύρου είναι μια επαναφορτιζόμενη ηλεκτροχημική κυψέλη, μια συσκευή που μετατρέπει την αποθηκευμένη χημική ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική. Η άνοδος ή ο αρνητικός ακροδέκτης της μπαταρίας είναι κατασκευασμένος από ψευδάργυρο και η κάθοδος ή ο θετικός ακροδέκτης από νικέλιο. Η ροή ηλεκτρονίων είναι από την άνοδο στην κάθοδο μέσω του μέσου ενός ηλεκτρολύτη, ο οποίος παρέχει φορτισμένα σωματίδια που μεταφέρουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Οι μη όξινες αλκαλικοί ηλεκτρολύτες χρησιμοποιούνται συνήθως σε μια μπαταρία νικελίου-ψευδαργύρου. Η επαναφόρτιση αντιστρέφει την ηλεκτροχημική αντίδραση και ανασυνθέτει την αρχική χημική δομή του στοιχείου.

Μερικές φορές αναφέρεται με τη στοιχειώδη συντομογραφία της, NiZn, η μπαταρία νικελίου-ψευδαργύρου κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τον Thomas Edison το 1901. Οι παραγωγικές δυνατότητες της εποχής ευνοούσαν άλλα σχέδια και η μπαταρία NiZn δεν εφαρμόστηκε ευρέως. Ωστόσο, η σχετικά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται σε έναν δεδομένο όγκο και η εύκολη διαθεσιμότητα των πρώτων υλών της μπαταρίας ενθάρρυναν τη συνέχιση της έρευνας.

Στις πρώτες εκδόσεις της μπαταρίας νικελίου-ψευδαργύρου, το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου αποδείχθηκε ασταθές με την πάροδο του χρόνου. Το οξείδιο του ψευδαργύρου που παράγεται από την άνοδο σχημάτισε δενδρίτες, ή νήματα, στο διάλυμα ηλεκτρολύτη. Ο σχηματισμός δενδρίτη έκανε το κύτταρο σε κίνδυνο βραχυκυκλώματος και κατά συνέπεια είχε ως αποτέλεσμα περιορισμένο αριθμό κύκλων φόρτισης/επαναφόρτισης. Η αστάθεια επίσης ανέστειλε την πλήρη αποκατάσταση της κυψέλης κατά την επαναφόρτιση, οδηγώντας σε παραμόρφωση του ακροδέκτη της ανόδου.

Έχουν αναπτυχθεί διαλύματα αλκαλικών ηλεκτρολυτών που σταθεροποιούν το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου, το οποίο, μαζί με έναν εσωτερικό διαχωριστή πολυμερούς, ξεπερνά τα προβλήματα που προκύπτουν από το σχηματισμό δενδρίτη και την τελική παραμόρφωση. Η πρόοδος στην επιστήμη των υλικών επέτρεψε επίσης την παραγωγή ακροδεκτών ψευδαργύρου και νικελίου που δεν περιέχουν στοιχεία βαρέων μετάλλων. Το αποτέλεσμα είναι μια πιο ισχυρή και μεγαλύτερης διάρκειας μπαταρία από ό,τι ήταν δυνατό με την προηγούμενη τεχνολογία. Η ικανότητα επαναφόρτισης έχει αυξηθεί τόσο σε αριθμό κύκλων όσο και σε επαναφορά της κυψέλης στην αρχική της χημική κατάσταση.

Ένα πλεονέκτημα μιας μπαταρίας νικελίου-ψευδαργύρου είναι η ικανότητά της να αντικαθιστά πρωτεύουσες ή μη επαναφορτιζόμενες μπαταρίες σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Αυτές οι συσκευές απαιτούν συνήθως μια κύρια αλκαλική μπαταρία 1.5 V και θα λειτουργούσαν καλά με την ονομαστική ονομαστική ονομαστική ονομαστική τιμή 1.65 V του επαναφορτιζόμενου NiZn. Άλλα επαναφορτιζόμενα σχέδια, όπως οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου, έχουν συνήθως ονομαστική τάση 1.2 V, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει σε αστοχία της συσκευής πριν από την πλήρη εκφόρτιση της μπαταρίας.

Η μπαταρία νικελίου-ψευδαργύρου θεωρείται ως μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση σε πιο κοινά σχέδια. Το νικέλιο και ο ψευδάργυρος είναι και τα δύο σχετικά άφθονα και το καθένα μπορεί να ανακτηθεί πλήρως με ανακύκλωση. Υδράργυρος, κάδμιο, μόλυβδος ή άλλα τοξικά μέταλλα δεν χρησιμοποιούνται στην παραγωγή του, ούτε υπάρχουν εύφλεκτα ή διαβρωτικά ενεργά υλικά.