Una batteria nichel-zinco è una cella elettrochimica ricaricabile, un dispositivo che converte l’energia chimica immagazzinata direttamente in elettricità. L’anodo, o terminale negativo, della batteria è realizzato in zinco e il catodo, o terminale positivo, in nichel. Il flusso di elettroni avviene dall’anodo al catodo attraverso il mezzo di un elettrolita, che fornisce particelle cariche che trasportano la corrente elettrica. Gli elettroliti alcalini non acidi vengono generalmente utilizzati in una batteria nichel-zinco. La ricarica inverte la reazione elettrochimica e ricostituisce la struttura chimica originale della cellula.
A volte indicata con la sua abbreviazione elementare, NiZn, la batteria nichel-zinco è stata brevettata da Thomas Edison nel 1901. Le capacità di produzione dell’epoca favorivano altri progetti e la batteria NiZn non era ampiamente implementata. La densità di energia relativamente alta, la quantità di energia immagazzinata in un dato volume e la facile disponibilità delle materie prime della batteria hanno tuttavia incoraggiato la continua ricerca.
Nelle prime versioni della batteria nichel-zinco, l’elettrodo di zinco si è rivelato instabile nel tempo. L’ossido di zinco prodotto dall’anodo forma dendriti, o filamenti, nella soluzione elettrolitica. La formazione di dendriti ha reso la cellula soggetta a cortocircuito e di conseguenza ha comportato un numero limitato di cicli di carica/ricarica. L’instabilità ha inoltre inibito il completo ripristino della cella una volta ricaricata, portando alla deformazione del terminale anodico.
Sono state sviluppate soluzioni di elettroliti alcalini che stabilizzano l’elettrodo di zinco che, insieme a un separatore interno in polimero, superano i problemi derivanti dalla formazione di dendriti e dalla deformazione terminale. I progressi nella scienza dei materiali hanno anche consentito la produzione di terminali in zinco e nichel privi di elementi di metalli pesanti. Il risultato è una batteria più potente e più duratura di quanto fosse possibile con la tecnologia precedente. La capacità di ricarica è stata aumentata sia nel numero di cicli che nel ritorno della cellula al suo stato chimico originale.
Un vantaggio di una batteria nichel-zinco è la sua capacità di sostituire le batterie primarie o non ricaricabili nell’elettronica di consumo. Questi dispositivi in genere richiedono una batteria alcalina primaria da 1.5 V e funzionerebbero bene con la potenza nominale di 1.65 V del NiZn ricaricabile. Altri modelli ricaricabili, come le batterie al nichel-cadmio, di solito hanno una tensione nominale di 1.2 V, che potrebbe portare al guasto del dispositivo prima della completa scarica della batteria.
La batteria al nichel-zinco è vista come un’alternativa ecologica ai modelli più comuni. Il nichel e lo zinco sono entrambi relativamente abbondanti e ciascuno di essi può essere completamente recuperato mediante il riciclaggio. Nella sua produzione non vengono utilizzati mercurio, cadmio, piombo o altri metalli tossici, né materiali attivi infiammabili o corrosivi.