الکترود روی و مشکلات موجود

الکترودهای روی(زینک) در اکثر باتری های زینک-ایر اولیه مورد استفاده قرار می­گیرند، اما کاربرد محدودی در باتری­­های ثانویه (قابل شارژ) یافته­ اند. توزیع مجدد مواد فعال زینک (یعنی تغییر شکل) و تشکیل دندریتهای روی(زینک) از مسائل مهمی می­ باشد که عملکرد و طول عمر باتری های زینک-ایر را، به هنگام قرار گرفتن در معرض تعدادی از چرخه­ های تخلیه و شارژ، محدود می­ کند. مشکلات مورفولوژی به دو مورد از ویژگی های مهم روی (زینک) مربوط است: (1) سینتیک الکتروشیمیایی سریع آن در الکترولیت­های قلیایی و (2) حلالیت بالای آن در فرم یون­های زینکات، که می­تواند آزادانه به داخل الکترولیت­ها مهاجرت کند و می­تواند روی(زینک) را دورتر از جایی که مصرف شده است، دوباره ترسیب کند. به عنوان یک نتیجه، رسوبات روی(زینک) درسطح الکترود بصورت غیریکنواخت توزیع می­شود یا افزایش رشد دندریت­ها، به تدریج عملکرد باتری را کاهش می­دهد، یا  باعث ایجاد یک اتصال کوتاه در باتری می­شود و به کل موجب نابودی سیستم می­گردد.

 

دندریت روی و تغییر شکل (از جمله مشکلات)

به طور کلی، مورفولوژی رسوبات روی در طول شارژ می­تواند به فرم قارچ یا اسفنجی (در تراکم­های جریان کم)، به فرم لایه مانند (در تراکم­های جریان متوسط)، به صورت دانه­ای، دندریتی، یا خوشه­ای (در تراکم­های جریان بالا) باشد. همانطور که در شکل 1-2 نشان داده شده است روی بازسازی شده تمایل دارد به خصوص در گوشه­ها، لبه­ها یا پیشانی­هایی که در آن چگالی جریان به صورت محلی افزایش می­یابد، رخ دهد. دو مدل: تکثیر سر دندریت با فعال­سازی و انتشار کنترل شده برای ترسیب الکتریکی روی(زینک) در الکترولیت های قلیایی وجود دارد. ترسیب تحت فعال­سازی کنترل شده  به سبب انتقال یون ها به اتم ها، غلبه بر سد انرژی فعال­سازی نقش مهمی در تراکم جریان کم بازی می­کند، در حالیکه رسوب تحت انتشار کنترل­شده در چگالی جریان بالا غالب است. در کاربردهای عملی، شارژ باتری­ها در چگالی جریان بالا (بارگیری سریع) با توجه به ملاحظات زمان، هزینه و عملکرد، همیشه مطلوب است. با این حال، اضافه ولتاژ بالا که در سرعت شارژ بالا رایج است، به دلیل سرعت بالای هسته زایی رسوبات روی(زینک) می­باشد، در نتیجه سرعت انتقال جرم محدود می­شود (به عنوان مثال، چگالی جریان محدود) و دندریت­های سوزنی­شکل تولید می­شوند.