Серебряно -цинковая батарея — это вторичный элемент , в котором используется оксид серебра (I, III) и цинк .
Серебряно-цинковые элементы разделяют большинство характеристик батареи оксида серебра , и, кроме того, способны выдавать одну из самых высоких удельных энергий среди всех известных в настоящее время электрохимических источников питания. Долгое время использовавшийся в специализированных приложениях, в настоящее время он разрабатывается для более массовых рынков, например, для батарей в ноутбуках и слуховых аппаратах. [1] [2]
В частности, разрабатываются серебряно-цинковые батареи для питания гибких электронных устройств, где реагенты интегрируются непосредственно в гибкие подложки, такие как полимеры или бумага, с использованием методов печати [3] или химического осаждения [4] .
Новая экспериментальная технология серебра и цинка (отличная от оксида серебра) может обеспечить на 40% больше времени работы, чем литий-ионные батареи , а также имеет химию на водной основе, которая свободна от проблем теплового разгона и воспламеняемости, которые преследуют литий-ионные альтернативы. [1]
Серебряно -цинковая батарея производится в полностью разряженном состоянии и имеет противоположный состав электродов, катод — из металлического серебра, а анод — смесь оксида цинка и чистого цинкового порошка. В качестве электролита используется раствор гидроксида калия в воде.
В процессе зарядки серебро сначала окисляется до оксида серебра(I).
а затем к оксиду серебра(II)
в то время как оксид цинка восстанавливается до металлического цинка
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, а любой кислород , который может образоваться, представляет механическую и пожарную опасность для ячейки.
Эта технология имела самую высокую плотность энергии до литиевых технологий. Первоначально разработанные для самолетов, они долгое время использовались в космических ракетах-носителях и пилотируемых космических кораблях, где их короткий цикл жизни не является недостатком. Неперезаряжаемые серебряно-цинковые батареи питали первые советские спутники «Спутник» , а также американские ракеты-носители «Сатурн» , лунный модуль «Аполлон» , луноход и рюкзак жизнеобеспечения .
Основными источниками питания для командного модуля Apollo (CM) были водородно-кислородные топливные элементы в сервисном модуле (SM). Они обеспечивали большую плотность энергии, чем любая обычная батарея, но ограничения пиковой мощности требовали дополнения серебряно-цинковыми батареями в CM, которые также стали его единственным источником питания во время возвращения в атмосферу после отделения сервисного модуля. Только эти батареи перезаряжались в полете.
После почти катастрофы Apollo 13 в качестве резервной топливной ячейки к сервисному модулю была добавлена вспомогательная серебряно-цинковая батарея. Служебные модули Apollo, используемые в качестве парома для перевозки экипажа на космическую станцию Skylab , питались от трех серебряно-цинковых батарей между расстыковкой и сбросом сервисного модуля, поскольку водородные и кислородные баки не могли хранить реагенты топливных ячеек во время длительного пребывания на станции.
Такие ячейки используются в военных целях, например, в торпедах Mark 37 и на подводных лодках класса «Альфа» .
В 1960-х годах компания General Motors разработала электромобиль под названием Electrovair, который работал на цинково-серебряной батарее, произведенной Eagle-Picher . [5] Однако батарея была дорогой и выдерживала всего сто циклов заряда-разряда. [6]
