Nickel-Zink-Akkumulator

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

Geschichte[Bearbeiten]

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.

Mittlerweile werden auch prismatische 12-V-Nickel-Zink-Akkus für Anwendungen in Hybridfahrzeugen hergestellt und getestet.[3]

Elektrochemie[Bearbeiten]

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^- \rightleftharpoons 2 Ni(OH)_2 + 2OH^-}

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

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

Die Gesamtreaktion ergibt sich zu:

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

Die Leerlaufspannung nach Ladung beträgt 1,73 V, die Ladeschlussspannung liegt bei ca. 1,90 V, die Entladeschlussspannung liegt bei ca. 1,2 V. Die spezifische Energie liegt zwischen 65 und 120 Wh/kg[4], das ist in etwa gleich wie bei Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, jedoch weniger als beim Lithium-Ionen-Akkumulator.

Literatur[Bearbeiten]

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

Referenzen[Bearbeiten]

  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.
  3. Der Nickel-Zink-Akku, elektroniknet.de, 28. Mai 2013.
  4. Der Nickel-Zink-Akku, elektroniknet.de, 28. Mai 2013, Teil 2.