Una batería de plata y zinc es una celda secundaria que utiliza óxido de plata (I, III) y zinc .
Las celdas de plata y zinc comparten la mayoría de las características de la batería de óxido de plata y, además, son capaces de proporcionar una de las energías específicas más altas de todas las fuentes de energía electroquímica conocidas en la actualidad. Se han utilizado durante mucho tiempo en aplicaciones especializadas y ahora se están desarrollando para mercados más comunes, por ejemplo, baterías para computadoras portátiles y audífonos. [1] [2]
Las baterías de plata y zinc, en particular, se están desarrollando para alimentar aplicaciones electrónicas flexibles , donde los reactivos se integran directamente en sustratos flexibles, como polímeros o papel, mediante impresión [3] o métodos de deposición química. [4]
Una nueva tecnología experimental de plata y zinc (diferente al óxido de plata) puede proporcionar hasta un 40% más de tiempo de funcionamiento que las baterías de iones de litio y también presenta una química a base de agua que está libre de los problemas de descontrol térmico e inflamabilidad que han plagado las alternativas de iones de litio. [1]
La batería de plata y zinc se fabrica completamente descargada y tiene una composición de electrodos opuesta: el cátodo es de plata metálica, mientras que el ánodo es una mezcla de óxido de zinc y polvos de zinc puro . El electrolito utilizado es una solución de hidróxido de potasio en agua.
Durante el proceso de carga, la plata se oxida primero a óxido de plata (I).
y luego al óxido de plata (II)
Mientras que el óxido de zinc se reduce a zinc metálico.
El proceso continúa hasta que el potencial de la celda alcanza un nivel en el que es posible la descomposición del electrolito, de aproximadamente 1,55 voltios. Esto se considera el final de la carga, ya que no se almacena más carga y el oxígeno que se pueda generar representa un peligro mecánico y de incendio para la celda.
Esta tecnología tenía la mayor densidad energética antes de las tecnologías de litio. Desarrolladas principalmente para aeronaves, se han utilizado durante mucho tiempo en lanzaderas espaciales y naves espaciales tripuladas, donde su corta vida útil no es un inconveniente. Las baterías de plata y zinc no recargables alimentaron los primeros satélites soviéticos Sputnik , así como los vehículos de lanzamiento Saturno de EE. UU. , el módulo lunar Apollo , el explorador lunar y la mochila de soporte vital .
Las fuentes de energía principales del módulo de mando (CM) de la misión Apolo eran las células de combustible de hidrógeno y oxígeno del módulo de servicio (SM). Estas proporcionaban mayores densidades energéticas que cualquier batería convencional, pero las limitaciones de potencia máxima exigían el uso de baterías de plata y zinc en el CM, que también se convirtieron en su única fuente de energía durante el reingreso tras la separación del módulo de servicio. Estas baterías eran las únicas que se recargaban durante el vuelo.
Después del casi desastre del Apolo 13 , se añadió una batería auxiliar de plata y zinc al módulo de servicio como respaldo de las celdas de combustible. Los módulos de servicio del Apolo utilizados como transbordadores de la tripulación a la estación espacial Skylab se alimentaban con tres baterías de plata y zinc entre el desacoplamiento y el descarte del módulo de servicio, ya que los tanques de hidrógeno y oxígeno no podían almacenar reactivos de celdas de combustible durante las largas estadías en la estación.
Estas células se encuentran en aplicaciones militares, por ejemplo en los torpedos Mark 37 y en los submarinos de la clase Alfa .
En la década de 1960, General Motors desarrolló un automóvil eléctrico llamado Electrovair, que funcionaba con una batería de zinc y plata producida por Eagle-Picher . [5] Sin embargo, la batería era cara y duraba solo cien ciclos de carga y descarga. [6]
