Nickel-Zink-Akkumulator

Erweiterte Suche

Ein Nickel-Zink-Akkumulator, abgekürzt NiZn-Akku, ist ein Akkumulator.

Geschichte

Wenngleich dieser Akkumulatortyp bereits 1901 von Thomas Alva Edison patentiert wurde, konnte erst ab den 2000er Jahren technologisch die Zink-Elektrode soweit stabilisiert werden, dass dieser Akkutyp praktisch verwendbar wurde.[1] Erste Nickel-Zink-Akkus hatten nur eine geringe Anzahl an Ladezyklen, bis die Zinkelektrode durch Passivierung ihre Funktion verlor. In den 1960er Jahren wurden Nickel-Zink-Akkus als eine Alternative zu Silber-Zink-Akkumulatoren in militärischen Anwendungen in Erwägung gezogen, wegen ihrer geringen Zyklenanzahl aber wieder verworfen.[2]

Mit Stand Anfang 2011 sind NiZn-Zellen in der Bauform einer Mignonzelle (sogenannte AA-Zelle) für allgemeine Anwendungen verfügbar. Der interessanteste Aspekt dabei ist die Spannung von ca. 1,6 V pro Zelle, was bei Geräten, welche auf Alkali-Mangan-Batterien und deren 1,5 V ausgelegt sind, einen Vorteil darstellt. Herkömmliche Akkumulatoren in Mignonzellenform wie Nickel-Cadmium-Akkumulatoren oder Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren sind zwar preiswerter, weisen dafür aber nur eine Zellspannung von 1,2 V auf. Aufgrund der unterschiedlichen Spannungen sind für NiZn-Zellen allerdings auch spezielle Ladegeräte notwendig.

Elektrochemie

Bei dem Ladevorgang, dieser geht mit Pfeilrichtung nach rechts, bzw. dem Entladevorgang mit Pfeilrichtung nach links, lautet die Reaktionsgleichung an der positiven Elektrode welche 0,49 V liefert:

$ \mathrm{2NiOOH + 2 H_2O + 2e^- \leftrightarrow 2 Ni(OH)_2 + 2OH^-} $

und an der negativen Elektrode welche 1,24 V liefert:

$ \mathrm{Zn + 2OH^- \leftrightarrow Zn(OH)_2 + 2e^-} $

Die Gesamtreaktion ergibt sich zu:

$ \mathrm{2 H_2O + Zn + 2NiOOH \leftrightarrow Zn(OH)_2 + 2Ni(OH)_2} $

Die Leerlaufspannung nach Ladung beträgt 1,73 V, die Ladeschlusspannung liegt bei ca. 1,90 V, die Entladeschlusspannung liegt bei ca. 1,2 V. Die spezifische Energiedichte beträgt ca. 50 Wh/kg, das ist in etwa gleich wie bei Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, jedoch weniger als beim Lithium-Ionen-Akkumulator.

Literatur

  •  Dwaine Coates, Allen Charkey, David Linden (Hrsg.): Handbook of Batteries, Chapter 31. 2. Auflage. McGraw-Hill, 2002, ISBN 978-0071359788.

Referenzen

  1. Patent US684204: Reversible Galvanic Battery. Angemeldet am 31. Oktober 1900, veröffentlicht am 8. Oktober 1901, Erfinder: Thomas Alva Edison.
  2. A Brief History of Battery Developments, engl., abgefragt am 9. Februar 2011.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

12.10.2021
Kometen und Asteroiden
Lerne die 42 kennen: Einige der größten Asteroiden fotografiert
Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben Astronom:innen 42 der größten Objekte im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter abgelichtet.
06.10.2021
Elektrodynamik | Festkörperphysik
Forschungsteam beobachtet eigenes Magnetfeld bei Doppellagen-Graphen
Normalerweise hängt der elektrische Widerstand eines Materials stark von dessen Abmessungen und elementarer Beschaffenheit ab.
05.10.2021
Festkörperphysik | Quantenphysik
Neue Art von Magnetismus in Kult-Material entdeckt
Ein internationales Wissenschaftsteam macht eine wegweisende Entdeckung in Strontiumruthenat.
30.09.2021
Kometen_und_Asteroiden | Planeten
Bombardement von Planeten im frühen Sonnensystem
Vesta, der größte Asteroid unseres Sonnensystems, war sehr viel früher einer umfangreichen Einschlagserie großer Gesteinskörper ausgesetzt als bislang angenommen.
30.09.2021
Plasmaphysik | Teilchenphysik
Strahldiagnostik für zukünftige Beschleuniger im Tischformat
Seit Jahrzehnten wurden Teilchenbeschleuniger immer größer - Seit einigen Jahren gibt es jedoch eine Alternative: „Teilchenbeschleuniger im Tischformat“, die auf der Laseranregung von Kielwellen in Plasmen (laser wakefield) basieren.
24.09.2021
Quantenoptik
Winzige Laser, die wie einer zusammenwirken
Israelische und deutsche Forscher:innen des Exzellenzclusters ct.
23.09.2021
Teilchenphysik
Den Geheimnissen eines exotischen Kerns auf der Spur
Berechnungen des exotischen, experimentell schwer zugänglichen Kerns Zinn-100 mit neuesten ab-initio theoretischen Methoden liefern verlässliche Ergebnisse.
23.09.2021
Monde
Mond: Scharfer Blick in dunkle Krater
Dauerhaft verschattete Mondkrater enthalten Eis, lassen sich jedoch nur schlecht ablichten.
22.09.2021
Schwarze_Löcher | Astrophysik
Wie man einen Quasar wiegt
Astronomen haben erstmalig erfolgreich eine neue Methode zur Bestimmung der Massen von schwarzen Löchern in Quasaren erprobt.
22.09.2021
Quantenphysik
Quantenkryptographie-Rekord mit höherdimensionalen Photonen
Quantenkryptographie ist eine der erfolgversprechendsten Quantentechnologien unserer Zeit.