22 años de personalización de baterías
APR 11, 2020 Pageview：481
Las baterías de zinc-aire se clasifican como celdas de metal-aire. Son baterías que funcionan oxidando zinc con oxígeno del aire y tienen altas densidades de energía. Las celdas son económicas de fabricar y sus tamaños vienen en una amplia gama, desde celdas de botones extremadamente pequeñas que se usan en audífonos, hasta celdas más grandes que se usan en cámaras de película. Las enormes baterías de zinc-aire se aplican en la fabricación de invenciones más grandes, como la propulsión de vehículos eléctricos, y también en el almacenamiento de energía a escala de red, como los sistemas solares.
Estas baterías consisten en un ánodo hecho de polvo granulado / zinc, mezclado con un electrolito que generalmente tiene un agente gelificante para mantener el contacto entre el electrolito y los gránulos de zinc. También hay un cátodo que reacciona con el aire para formar un óxido que completaría la reacción y produciría la energía requerida.
Cómo trabajan ellos
Durante la descarga, una cantidad de partículas de zinc forman un ánodo poroso que generalmente está saturado con un electrolito. El oxígeno presente en el aire reacciona en el cátodo para formar iones hidroxilo que luego se mueven hacia el zinc que pasa por el ánodo para formar zincato. La reacción tiende a liberar electrones que regresan al cátodo, mientras que el zincato se descompone en óxido de zinc y el agua regresa al electrolito. El agua y el hidroxilo formados en el ánodo se reciclan en el cátodo, por lo tanto, se reduce cualquier desperdicio. Se dice que esta reacción produce un teórico 1,65 V que luego se reduce a 1,4 V en las celdas disponibles.
Normalmente, las baterías de zinc-aire tienen algunas de las propiedades presentes en las pilas / baterías de combustible. El zinc es típicamente el combustible y la velocidad de reacción dentro de las celdas se puede controlar variando el flujo de aire. Además, la pasta de zinc oxidada en el ánodo se puede reemplazar con pasta fresca. Estas baterías se han utilizado para reemplazar las baterías de mercurio que alguna vez se usaron en cámaras de película hace un tiempo, pero han demostrado tener una vida útil más corta. Su futuro, sin embargo, en el despliegue en vehículos eléctricos parece brillante y también en sistemas de vuelo a gran escala.
Tipos de baterías de zinc-aire
Hay tres tipos de baterías de zinc-aire en la industria e incluyen las baterías primarias no recargables, las baterías secundarias recargables y las baterías mecánicas de zinc-aire recargables.
1.baterías primarias de zinc-aire
Se trata de baterías de zinc-aire que no son recargables; por lo tanto, una vez que haya agotado todas sus capacidades, deben eliminarse de manera adecuada. Las celdas primarias se fabrican en un diseño de botón de aproximadamente 1 Ah y también vienen en formas prismáticas para varios dispositivos portátiles que de otro modo se fabrican con capacidades de aproximadamente 5 a 30 Ah. Cuando se trata de cátodos de células híbridas de baterías de zinc-aire, generalmente se introduce dióxido de manganeso para allanar el camino para las corrientes máximas altas.
Las pilas de botón de zinc-aire son normalmente muy efectivas, pero su construcción o composición no puede expandirse o extenderse a una batería de zinc-aire de tamaño mucho mayor debido a varias razones. Estas razones incluyen el rendimiento de la difusión de aire, la disipación de calor y también problemas de fugas. Apilar celdas prismáticas juntas para formar una batería grande puede resultar un desafío porque se necesitan canales de aire dentro de las baterías y puede requerir un ventilador para forzar el aire a través de la pila comprimida.
1.Baterías de zinc-aire secundarias
Se trata de baterías recargables de zinc-aire y, por lo tanto, una vez agotadas sus capacidades, siempre puede enchufarlas a un cargador y llevarlas a su capacidad máxima. Estas celdas de zinc-aire necesitan una precipitación de zinc obtenida de un electrolito a base de agua para poder controlarlas de cerca. Sin embargo, existen varios problemas a los que se enfrentan este tipo de baterías de zinc-aire e incluyen la formación de dendrita, la disolución no uniforme del zinc y la solubilidad limitada en varios electrolitos.
De alguna manera, es difícil revertir eléctricamente la reacción encontrada en el cátodo para producir oxígeno a partir de los subproductos de la reacción de descarga. El voltaje de carga de estas celdas también es mucho más alto que el voltaje de descarga, lo que produce una eficiencia energética de ciclo que es tan baja como el 50%. Una batería secundaria de zinc-aire ofrece un costo de material mucho menor y una mayor energía específica en comparación con una batería primaria de zinc-aire normal.
2.Batería de zinc-aire de recarga mecánica
Estos sistemas tienden a reemplazar mecánicamente los electrodos en una batería de zinc-aire y, por lo tanto, funcionan como baterías primarias renovables. También tienden a utilizar zinc en polvo u otros métodos científicos para reponer los reactivos. Los sistemas de recarga mecánica de las baterías de zinc-aire se utilizan en vehículos eléctricos. Sus beneficios sobre las baterías secundarias de zinc-aire incluyen el desacoplamiento de la energía y los componentes de energía, lo que proporciona una plataforma flexible para diferentes tasas de carga y requisitos de capacidad energética.
¿Se usa zinc en baterías de litio?
La mayoría de las veces, el zinc se utiliza para galvanizar otros metales como el hierro, lo que evita la oxidación. Además, el zinc se puede utilizar en aleaciones como el latón y el aluminio. Algunas de estas aleaciones se utilizan en la fabricación de varias baterías de litio en diferentes componentes dentro de las celdas. Por lo tanto, el zinc se utiliza para fabricar varias versiones de baterías de litio.
¿Cuál es la diferencia entre la batería de zinc-aire y la de litio?
Las baterías de litio son baterías primarias con litio metálico como material de ánodo y se conocen como baterías de metal de litio. También utilizan dióxido de manganeso como cátodo con una sal de litio que se disuelve en un disolvente orgánico. Cuando se trata de baterías de zinc-aire, usan zinc en polvo en el ánodo y se consideran baterías de metal-aire. Proporcionan densidades de energía más altas que las baterías de litio y son más respetuosas con el medio ambiente.
¿Puede la batería de zinc-aire reemplazar la batería de litio?
Las baterías de zinc-aire no recargables tienden a tener una densidad mucho mayor y una proporción de energía específica en comparación con cualquier otro tipo de batería, incluidas las de litio. Esto se debe a que el aire atmosférico es uno de los reactivos de las baterías y está disponible en abundancia. Por lo general, el aire no está empaquetado con la batería, lo que le permite acumular más zinc en el ánodo, lo que aumenta la capacidad para un peso o volumen específico. Las baterías de zinc-aire también tienen una vida útil prolongada si se sellan para mantener el aire fuera y se almacenan a la temperatura adecuada.
Como tal, las baterías de zinc-aire definitivamente pueden reemplazar la batería de litio, sin embargo, debido a la dificultad para recargar las celdas, aún no han aceptado el desafío.
Conclusión
La aplicación generalizada de las baterías de zinc-aire se ha retrasado porque, hasta la fecha, recargarlas ha resultado un poco difícil. Esto se debe a que no hay electrocatalizadores que reduzcan y generen oxígeno de manera eficiente durante los ciclos de carga / descarga. Sin embargo, se están realizando investigaciones intensas para superar este problema y pronto podremos tener un reemplazo viable para las baterías de litio en el mercado.
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