Новости

Jul 02, 2023

Никель и цинк

Батарейки — невоспетые герои нашего современного мира, тихо питающие электроэнергию.

Батарейки — невоспетые герои нашего современного мира, незаметно питающие устройства, на которые мы полагаемся ежедневно. Однако, как и хорошо смазанная машина, литий-ионные аккумуляторы требуют нескольких важных компонентов для гармоничной работы и надежного хранения энергии. Никель и цинк — это два винтика, которые поддерживают работу этого двигателя. Они составляют неотъемлемую часть конструкции аккумулятора, помогая ему выполнять свою жизненно важную работу. В этой статье мы рассмотрим важную роль этих материалов в литий-ионных батареях и то, как их свойства влияют на производительность батареи.

Никель и цинк являются переходными металлами с универсальными характеристиками, что делает их идеальными для использования в перезаряжаемых батареях. Никель обладает высокой реакционной способностью, обеспечивая хорошую электропроводность, но при этом может многократно циклироваться без слишком сильного разрушения с течением времени. Цинк служит жертвенным металлом, вступая в электрохимическую реакцию во время разряда и образуя заряженные частицы, известные как ионы, которые могут свободно перемещаться через электролиты внутри элемента. Он производит электричество при подключении к внешней схеме, такой как двигатель или лампочка.

Комбинация никеля и цинка дает множество преимуществ по сравнению с другими химическими типами аккумуляторов, доступными сегодня. Они предлагают более высокую плотность энергии, чем щелочные элементы, большую безопасность, чем свинцово-кислотные конструкции, лучшие экологические характеристики, чем элементы на основе кадмия, более высокую скорость зарядки и более глубокий разряд, чем некоторые альтернативные технологии. Все эти факторы способствуют тому, что никель-цинковая технология в последние годы становится все более популярной для самых разных применений — от электромобилей (EV) до портативных электронных продуктов, таких как смартфоны и планшеты.

Никель и цинк — два химических элемента, которые веками использовались во многих сферах. Никель — серебристо-белый металл с атомным номером 28, а цинк — с атомным номером 30. И никель, и цинк имеют некоторые общие свойства, например, ковкие и пластичные металлы, что означает, что их можно сгибать или придавать им различные формы без каких-либо усилий. сломать. Они также обладают схожими химическими характеристиками; степени окисления как никеля, так и цинка находятся в диапазоне от +2 до +4.

Что касается применения, никель широко используется в промышленных процессах благодаря своей превосходной коррозионной стойкости и способности выдерживать чрезвычайно высокие температуры. Его также часто сплавляют с другими металлами, такими как медь или железо, для изготовления различных компонентов, таких как трубы или клапаны. С другой стороны, цинк в основном используется при цинковании стальных конструкций, поскольку он действует как защитный слой от ржавления и коррозии. Кроме того, он содержится в таких сплавах, как латунь, которая состоит из меди и цинка, смешанных в соотношении 2:1 соответственно.

Литий-ионные аккумуляторы состоят в основном из компонентов никеля и цинка, что делает их критически важными для эффективного функционирования. Катод (положительный электрод) обычно содержит оксид кобальта вместе с диоксидом марганца или оксигидроксидом никеля, тогда как анод (отрицательный электрод) состоит в основном из графита, интеркалированного ионами лития при зарядке во время работы батареи. Эта комбинация создает высокореактивную среду между катодом и анодом, позволяя электронам плавно проходить через элемент, что приводит к длительным циклам зарядки устройств, питающихся от этих батарей.

Никель и цинк играют важную роль в накоплении энергии и энергоэффективности литий-ионных батарей. Комбинация никеля и цинка обеспечивает эффективный перенос электронов внутри батареи, улучшая ее производительность и долговечность.

Наиболее распространенным типом литий-ионных аккумуляторов является никель-металлогидридный (NiMH). В этой форме никель действует как анодный материал, а цинк — как катодный материал, сохраняющий электрическую энергию в химических связях. Такая конфигурация увеличивает количество сохраняемого заряда до десяти раз по сравнению с другими перезаряжаемыми батареями.

Кроме того, при использовании с другими материалами, такими как оксид кобальта или графит, никель и цинк еще больше увеличивают емкость, сокращая время зарядки и улучшая функции безопасности, такие как управление температурным режимом.