Une batterie nickel-zinc est une cellule électrochimique rechargeable, un appareil qui convertit l’énergie chimique stockée directement en électricité. L’anode, ou borne négative, de la batterie est en zinc et la cathode, ou borne positive, en nickel. Le flux d’électrons se fait de l’anode à la cathode à travers le milieu d’un électrolyte, qui fournit des particules chargées qui transportent le courant électrique. Les électrolytes alcalins non acides sont généralement utilisés dans une batterie nickel-zinc. La recharge inverse la réaction électrochimique et reconstitue la structure chimique d’origine de la cellule.
Parfois désignée par son abréviation élémentaire, NiZn, la batterie nickel-zinc a été brevetée par Thomas Edison en 1901. Les capacités de production de l’époque favorisaient d’autres conceptions et la batterie NiZn n’était pas largement mise en œuvre. La densité d’énergie relativement élevée, la quantité d’énergie stockée dans un volume donné et la disponibilité aisée des matières premières de la batterie ont toutefois encouragé la poursuite des recherches.
Dans les premières versions de la batterie nickel-zinc, l’électrode de zinc s’est avérée instable dans le temps. L’oxyde de zinc produit par l’anode a formé des dendrites, ou filaments, dans la solution d’électrolyte. La formation de dendrite a rendu la cellule susceptible de court-circuiter et a par conséquent entraîné un nombre limité de cycles de charge/recharge. L’instabilité a également inhibé la restauration complète de la cellule lors de la recharge, entraînant une déformation de la borne d’anode.
Des solutions d’électrolytes alcalins ont été développées pour stabiliser l’électrode de zinc qui, avec un séparateur interne en polymère, surmontent les problèmes résultant de la formation de dendrites et de la déformation terminale. Les progrès de la science des matériaux ont également permis la production de bornes en zinc et en nickel exemptes d’éléments de métaux lourds. Le résultat est une batterie plus puissante et plus durable que ce qui était possible avec la technologie précédente. La capacité de recharge a été augmentée à la fois en nombre de cycles et en retour de la cellule à son état chimique d’origine.
L’un des avantages d’une batterie nickel-zinc est sa capacité à remplacer les batteries primaires ou non rechargeables dans l’électronique grand public. Ces appareils nécessitent généralement une pile alcaline primaire de 1.5 V et fonctionneraient bien avec la valeur nominale de 1.65 V du NiZn rechargeable. D’autres conceptions rechargeables, telles que les batteries nickel-cadmium, ont généralement une tension nominale de 1.2 V, ce qui pourrait entraîner une défaillance de l’appareil avant la décharge complète de la batterie.
La batterie nickel-zinc est considérée comme une alternative écologique aux conceptions plus courantes. Le nickel et le zinc sont tous deux relativement abondants et chacun peut être entièrement récupéré par recyclage. Le mercure, le cadmium, le plomb ou d’autres métaux toxiques ne sont pas utilisés dans sa production, et il n’y a pas non plus de matières actives inflammables ou corrosives.