Серебряно-цинковая батарея - Silver zinc battery

Для первичного элемента на основе оксида серебра (I) и цинка см. Батарея из оксида серебра.

А серебряно-цинковая батарея это вторичная ячейка который использует Оксид серебра (I, III) и Цинк.

Обзор

Серебряно-цинковые элементы обладают большинством характеристик серебряно-оксидная батарея, и, кроме того, может обеспечить одну из самых высоких удельные энергии всех известных в настоящее время электрохимических источников энергии. Долгое время он использовался в специализированных приложениях, а сейчас разрабатывается для более массовых рынков, например, батарей в ноутбуки и слуховые аппараты.[1][2]

В частности, серебряно-цинковые батареи разрабатываются для питания гибкий электронный приложения, в которых реагенты интегрируются непосредственно в гибкие подложки, такие как полимеры или бумага, с помощью печати[3] или методы химического осаждения[4].

Новая экспериментальная технология серебро-цинк (отличная от оксида серебра) может обеспечить на 40% больше времени работы, чем литий-ионные батареи а также содержит химический состав на водной основе, не содержащий тепловой разгон и проблемы воспламеняемости, которые преследовали литий-ионные альтернативы.[1]

Химия

В серебряно-цинковая батарея изготовлен в полностью разряженном состоянии и имеет противоположный электродный состав, катод из металлического серебра, а анод представляет собой смесь оксид цинка и чистый цинк порошки. В качестве электролита используется гидроксид калия раствор в воде.

В процессе зарядки серебро сначала окисляется до оксид серебра (I)

2 Ag (ов) + 2 ОН− → Ag2O + H2O + 2 e−

а затем в оксид серебра (II)

Ag2О + 2 ОН− → 2 AgO + H2O + 2 e−,

в то время как оксид цинка восстанавливается до металлического цинка

2 Zn (OH)2 + 4 е− ⇌ 2 Zn + 4 ОН−.

Процесс продолжается до тех пор, пока потенциал ячейки не достигнет уровня, при котором разложение электролита возможно при напряжении около 1,55 В. Это считается окончанием заряда, поскольку дальнейший заряд не сохраняется, и любые кислород которые могут возникнуть, представляют собой механическую опасность и пожарную опасность для ячейки.

История и использование

Эта технология имела наивысший плотность энергии до литиевых технологий. В первую очередь разработанные для самолетов, они давно используются в космических пусковых установках и пилотируемых космических кораблях, где их короткий срок службы не является недостатком. Первые советские батареи питались неперезаряжаемыми серебристо-цинковыми батареями. Спутник спутники, а также США Сатурн ракеты-носители, Лунный модуль Аполлона, луноход и рюкзак жизнеобеспечения.

Первичные источники питания для командный модуль были водород / кислород топливные элементы в сервисном модуле. Они обеспечивали большую плотность энергии, чем любые обычные батареи, но ограничения пиковой мощности требовали дополнения серебряно-цинковыми батареями в CM, которые также стали его единственным источником питания во время повторного входа после отделения служебного модуля. Только эти аккумуляторы заряжались в полете.

После Аполлон-13 В преддверии катастрофы к сервисному модулю была добавлена ​​вспомогательная серебряно-цинковая батарея в качестве резервной для топливных элементов. Служебные модули Apollo используются в качестве паромов для экипажа на Скайлаб космическая станция питалась от трех серебряно-цинковых батарей между расстыковкой и сбросом СМ, так как водородные и кислородные баки не могли хранить реагенты топливных элементов во время длительного пребывания на станции.

Эти ячейки используются в военных приложениях, например в Торпеды Mark 37 или на Подводные лодки класса Альфа.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Мнение: зарядите свои инженерные батареи». Получено 2016-03-01.
  2. ^ Майк, Дичико (1 декабря 2016 г.). «Исследования НАСА помогают вывести серебряно-цинковые батареи из идеи на полку». НАСА. Получено 29 апреля 2017.
  3. ^ Браам, Кайл Т .; Volkman, Стивен К .; Субраманиан, Вивек (01.02.2012). «Определение характеристик и оптимизация печатной первичной серебряно-цинковой батареи». Журнал источников энергии. 199: 367–372. Дои:10.1016 / j.jpowsour.2011.09.076. ISSN  0378-7753.
  4. ^ Грелль, Макс; Динсер, банка; Ле, Тао; Лаури, Альберто; Нуньес Бахо, Эстефания; Касиматис, Майкл; Барандун, Джандрин; Maier, Stefan A .; Кэсс, Энтони Э. Г. (2018-11-09). «Автокаталитическая металлизация тканей с использованием кремниевых чернил, для биосенсоров, батарей и сбора энергии». Современные функциональные материалы. 29: 1804798. Дои:10.1002 / adfm.201804798. ISSN  1616-301X.