은아연전지

Silver zinc battery
은(I) 산화물과 아연을 기반으로 하는 1차 셀은 은-산화물 배터리를 참조하십시오.

은아연 배터리는 은(I,III) 산화물과 아연을 이용하는 2차 전지다.

개요

은색 아연 전지는 은색 산화 배터리의 대부분의 특성을 공유하며, 게다가 현재 알려진 모든 전기 화학적 동력원의 가장 높은 특정 에너지 중 하나를 전달할 수 있다.오랫동안 특수 애플리케이션에 사용되어 온 이 제품은 현재 노트북이나 보청기용 배터리와 같은 보다 주류 시장을 위해 개발되고 있다.[1][2]

특히 실버-진크 배터리는 유연한 전자 어플리케이션에 동력을 공급하기 위해 개발되고 있으며, 이 경우 반응제가[3] 인쇄 또는 화학 증착 방법을 사용하여 폴리머나 종이와 같은 유연한 기판에 직접 통합된다.[4]

실험적인 새로운 은색-진크 기술(은산화물과 다름)은 리튬이온 배터리보다 최대 40% 더 많은 가동 시간을 제공할 수 있으며 리튬이온 대안을 괴롭혔던 열가동성 및 가연성 문제에서 자유로운 수성 화학이 특징이다.[1]

화학

은-진크 배터리는 완전히 방전된 상태로 제조되며 반대되는 전극 구성인 금속 은의 음극이 있는 반면 양극은 산화아연과 순수 아연 분말의 혼합물이다.사용되는 전해질은 물에 함유된 수산화칼륨용액이다.

충전 과정 중에 은은 먼저 산화은으로 산화된다.

2 Ag(s) + 2 OH− → AGO2 + HO2 + 2− e

그리고 은(은)으로.II) 산화물

AGO2 + 2 OH− → 2 AGO + HO2 + 2− e,

산화 아연이 금속 아연으로 환원되는 동안

2 Zn(OH)2 + 4 e− ⇌ 2 Zn + 4 OH−.

이 과정은 세포 전위가 약 1.55볼트에서 전해질의 분해가 가능한 수준에 도달할 때까지 계속된다.이것은 더 이상의 전하가 저장되지 않고 발생될 수 있는 모든 산소가 세포에 기계적 및 화재 위험을 야기하기 때문에 충전 종료로 간주된다.

이력 및 사용법

이 기술은 리튬 기술 이전에 에너지 밀도가 가장 높았다.주로 항공기를 위해 개발된 이 우주선들은 오랫동안 우주 발사대와 승무원 우주선에서 사용되어 왔으며, 여기서 짧은 사이클 수명은 단점이 아니다.충전 불가능한 은색-진크 배터리는 소련 최초의 스푸트니크 위성뿐 아니라 미국 새턴 발사 차량, 아폴로 달 모듈, 달 탐사 로봇, 생명 유지용 백팩에 동력을 공급했다.

명령 모듈의 1차 전원은 서비스 모듈의 수소/산소 연료 전지였다.기존 배터리보다 높은 에너지 밀도를 제공했지만 최대 전력 제한은 CM의 실버-진크 배터리에 의한 보완이 필요했고, 이는 서비스 모듈 분리 후 재진입 시 유일한 전력 공급원이 되었다.이 배터리들만이 비행 중에 재충전되었다.

아폴로 13호 근접 재난 이후, 연료 전지의 백업으로 보조 은-진크 배터리가 서비스 모듈에 추가되었다.스카이랩 우주정거장으로 가는 승무원 여객선으로 사용되는 아폴로 서비스 모듈은 도킹 해제와 SM 제트기 사이에 있는 세 개의 은색-진크 배터리에 의해 작동되었다. 수소와 산소 탱크는 우주정거장의 장기 체류를 통해 연료전지 반응제를 저장할 수 없었기 때문이다.

이 세포들은 예를 들어 마크 37 어뢰나 알파급 잠수함에서 군사용 애플리케이션에서 발견된다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b "Opinion: Recharge your engineering batteries". Retrieved 2016-03-01.
  2. ^ Mike, Dicicco (December 1, 2016). "NASA Research Helps Take Silver–Zinc Batteries from Idea to the Shelf". NASA. Retrieved 29 April 2017.
  3. ^ Braam, Kyle T.; Volkman, Steven K.; Subramanian, Vivek (2012-02-01). "Characterization and optimization of a printed, primary silver–zinc battery". Journal of Power Sources. 199: 367–372. doi:10.1016/j.jpowsour.2011.09.076. ISSN 0378-7753.
  4. ^ Grell, Max; Dincer, Can; Le, Thao; Lauri, Alberto; Nunez Bajo, Estefania; Kasimatis, Michael; Barandun, Giandrin; Maier, Stefan A.; Cass, Anthony E. G. (2018-11-09). "Autocatalytic Metallization of Fabrics Using Si Ink, for Biosensors, Batteries and Energy Harvesting". Advanced Functional Materials. 29 (1): 1804798. doi:10.1002/adfm.201804798. ISSN 1616-301X. PMC 7384005. PMID 32733177.