Mikä on nikkeli-sinkkiakku?

Nikkeli-sinkki-akku on ladattava sähkökemiallinen kenno, laite, joka muuntaa varastoidun kemiallisen energian suoraan sähköksi. Akun anodi tai negatiivinen napa on valmistettu sinkistä ja katodi tai positiivinen napa nikkelistä. Elektronivirtaus kulkee anodista katodiin elektrolyytin väliaineen läpi, joka tuottaa varautuneita hiukkasia, jotka kuljettavat sähkövirtaa. Ei-happoja alkalisia elektrolyyttejä käytetään tyypillisesti nikkeli-sinkki-akussa. Lataaminen kääntää sähkökemiallisen reaktion ja palauttaa kennon alkuperäisen kemiallisen rakenteen.

Thomas Edison patentoi nikkeli-sinkki-akun, jota joskus kutsutaan sen elementtilyhenteellä NiZn. Suhteellisen korkea energiatiheys, tietylle tilavuudelle varastoitu energiamäärä ja akun raaka -aineiden helppo saatavuus kannustivat kuitenkin jatkamaan tutkimusta.

Nikkeli-sinkki-akun varhaisissa versioissa sinkkielektrodi osoittautui epävakaaksi ajan myötä. Anodin tuottama sinkkioksidi muodosti elektrolyyttiliuoksessa dendriittejä tai filamentteja. Dendriitin muodostuminen sai kennon alttiiksi oikosululle ja johti siten rajoitettuun lataus/latauskertaan. Epävakaus esti myös solun täydellisen palautumisen, kun se ladattiin uudelleen, mikä johti anodipään muodonmuutokseen.

On kehitetty alkalisia elektrolyyttiratkaisuja, jotka vakauttavat sinkkielektrodin, joka yhdessä sisäisen polymeerierottimen kanssa ratkaisee dendriitin muodostumisesta ja terminaalisen muodonmuutoksen aiheuttamat ongelmat. Materiaalitieteen edistyminen on mahdollistanut myös sinkki- ja nikkelipäätteiden valmistamisen, joissa ei ole raskasmetallielementtejä. Tuloksena on tehokkaampi ja kestävämpi akku kuin mahdollista aikaisemmalla tekniikalla. Latauskykyä on lisätty sekä jaksojen lukumäärässä että kennon palauttamisessa alkuperäiseen kemialliseen tilaansa.

Yksi nikkeli-sinkki-akun etu on sen kyky korvata kulutuselektroniikan ensisijaiset tai ei-ladattavat paristot. Nämä laitteet vaativat tyypillisesti 1.5 V: n ensisijaisen alkalipariston ja toimivat hyvin ladattavan NiZn: ​​n 1.65 V: n nimellisarvon kanssa. Muiden ladattavien mallien, kuten nikkeli-kadmium-paristojen, nimellisjännite on yleensä 1.2 V, mikä voi johtaa laitteen toimintahäiriöön ennen akun tyhjenemistä.

Nikkeli-sinkki-akkua pidetään ympäristöystävällisenä vaihtoehtona yleisemmille malleille. Sekä nikkeliä että sinkkiä on suhteellisen paljon, ja jokainen niistä voidaan kierrättää kokonaan. Sen valmistuksessa ei käytetä elohopeaa, kadmiumia, lyijyä tai muita myrkyllisiä metalleja, eikä siinä ole syttyviä tai syövyttäviä aktiivisia materiaaleja.