¿Qué es una batería de níquel-zinc?

Una batería de níquel-zinc es una celda electroquímica recargable, un dispositivo que convierte la energía química almacenada directamente en electricidad. El ánodo, o terminal negativo, de la batería está hecho de zinc y el cátodo, o terminal positivo, de níquel. El flujo de electrones es del ánodo al cátodo a través del medio de un electrolito, que proporciona partículas cargadas que transportan la corriente eléctrica. Los electrolitos alcalinos no ácidos se usan típicamente en una batería de níquel-zinc. La recarga invierte la reacción electroquímica y reconstituye la estructura química original de la célula.

Algunas veces referido por su abreviatura elemental, NiZn, la batería de níquel-zinc fue patentada por Thomas Edison en 1901. Las capacidades de producción de la época favorecieron otros diseños y la batería de NiZn no se implementó ampliamente. Sin embargo, la densidad de energía relativamente alta, la cantidad de energía almacenada en un volumen dado y la fácil disponibilidad de las materias primas de la batería alentaron la investigación continua.

En versiones anteriores de la batería de níquel-zinc, el electrodo de zinc demostró ser inestable con el tiempo. El óxido de zinc producido por el ánodo formó dendritas, o filamentos, en la solución electrolítica. La formación de dendritas hizo que la celda fuera susceptible de cortocircuito y, en consecuencia, dio como resultado un número limitado de ciclos de carga / recarga. La inestabilidad también inhibió la restauración completa de la celda cuando se recarga, lo que lleva a la deformación del terminal del ánodo.

Se han desarrollado soluciones de electrolitos alcalinos que estabilizan el electrodo de zinc que, junto con un separador interno de polímero, supera los problemas resultantes de la formación de dendritas y la deformación terminal. Los avances en la ciencia de los materiales también han permitido la producción de terminales de zinc y níquel libres de elementos de metales pesados. El resultado es una batería más potente y duradera de lo que era posible con tecnología anterior. La capacidad de recarga se ha incrementado tanto en número de ciclos como en el retorno de la celda a su estado químico original.

Una ventaja de una batería de níquel-zinc es su capacidad para reemplazar las baterías primarias o no recargables en la electrónica de consumo. Estos dispositivos generalmente requieren una batería alcalina primaria de 1.5V y funcionarían bien con la clasificación nominal recargable de NiZn de 1.65V. Otros diseños recargables, como las baterías de níquel-cadmio, generalmente tienen un voltaje nominal de 1.2V, lo que podría ocasionar la falla del dispositivo antes de completar la descarga de la batería.

La batería de níquel-zinc se considera una alternativa ecológica a los diseños más comunes. El níquel y el zinc son relativamente abundantes y cada uno puede recuperarse completamente mediante el reciclaje. El mercurio, el cadmio, el plomo u otros metales tóxicos no se utilizan en su producción, ni hay materiales activos inflamables o corrosivos.