Eine Nickel-Zink-Batterie ist eine wiederaufladbare elektrochemische Zelle, ein Gerät, das gespeicherte chemische Energie direkt in Elektrizität umwandelt. Der Anoden- oder Minuspol der Batterie besteht aus Zink und der Kathoden- oder Pluspol aus Nickel. Der Elektronenfluss erfolgt von der Anode zur Kathode durch das Medium eines Elektrolyten, der geladene Teilchen liefert, die den elektrischen Strom tragen. In einer Nickel-Zink-Batterie werden typischerweise säurefreie alkalische Elektrolyte verwendet. Das Wiederaufladen kehrt die elektrochemische Reaktion um und stellt die ursprüngliche chemische Struktur der Zelle wieder her.
Die Nickel-Zink-Batterie, die manchmal mit ihrer elementaren Abkürzung NiZn bezeichnet wird, wurde 1901 von Thomas Edison patentiert. Die damaligen Produktionsmöglichkeiten bevorzugten andere Designs und die NiZn-Batterie wurde nicht weit verbreitet. Die relativ hohe Energiedichte, die in einem bestimmten Volumen gespeicherte Energiemenge und die leichte Verfügbarkeit der Rohstoffe der Batterie förderten jedoch die weitere Forschung.
In frühen Versionen der Nickel-Zink-Batterie erwies sich die Zinkelektrode im Laufe der Zeit als instabil. Zinkoxid, das von der Anode erzeugt wird, bildet Dendriten oder Fäden in der Elektrolytlösung. Die Dendritenbildung machte die Zelle anfällig für Kurzschlüsse und führte folglich zu einer begrenzten Anzahl von Lade-/Wiederaufladezyklen. Die Instabilität verhinderte auch die vollständige Wiederherstellung der Zelle beim Wiederaufladen, was zu einer Verformung des Anodenanschlusses führte.
Es wurden alkalische Elektrolytlösungen entwickelt, die die Zinkelektrode stabilisieren und zusammen mit einem polymeren internen Separator Probleme überwinden, die sich aus Dendritenbildung und Endverformung ergeben. Fortschritte in der Materialwissenschaft haben auch die Herstellung von Zink- und Nickelanschlüssen ermöglicht, die frei von Schwermetallelementen sind. Das Ergebnis ist ein leistungsfähigerer und langlebigerer Akku, als es mit früherer Technik möglich war. Die Wiederaufladefähigkeit wurde sowohl in Bezug auf die Anzahl der Zyklen als auch in Bezug auf die Rückkehr der Zelle in ihren ursprünglichen chemischen Zustand erhöht.
Ein Vorteil einer Nickel-Zink-Batterie ist ihre Fähigkeit, primäre oder nicht wiederaufladbare Batterien in der Unterhaltungselektronik zu ersetzen. Diese Geräte erfordern in der Regel eine 1.5-V-Alkali-Primärbatterie und würden mit der Nennleistung des wiederaufladbaren NiZn von 1.65 V gut funktionieren. Andere wiederaufladbare Designs, wie Nickel-Cadmium-Batterien, haben normalerweise eine Nennspannung von 1.2 V, was zu einem Geräteausfall führen kann, bevor die Batterie vollständig entladen ist.
Die Nickel-Zink-Batterie gilt als umweltfreundliche Alternative zu gängigeren Ausführungen. Nickel und Zink sind beide relativ reichlich vorhanden und können durch Recycling vollständig zurückgewonnen werden. Bei der Herstellung werden weder Quecksilber, Cadmium, Blei oder andere giftige Metalle verwendet, noch werden brennbare oder korrosive Wirkstoffe verwendet.