Zink-luftbatterier

Zink-luftbatteriernas vanligaste användningsområde är som knappceller i hörapparater och brukar därför ofta kallas just för hörapparatsbatterier. Det förekommer även större varianter av zink-luftbatterier för specialtillämpningar men det är ganska ovanligt.

För att underlätta användningen i hörapparater så har man standardiserat en färgkodning för olika storlekar på knappceller av zink-lufttyp t.ex. brun (312) för en cell som skulle benämnas PR41 med IEC-nomenklaturen. Bokstaven P betecknar att det är en cell av zink-lufttyp.

Färgkodning av zink-luftceller för strömförsörjning av hörapparater (blå: PR44, orange: PR48, brun: PR41, gul: PR70)

Zink_air_inside

En typisk zink-luftcell i genomskärning

Zink-luftcellen bygger på principen att zink oxideras (katalytiskt) av syre från atmosfären. Anoden består av porös zink och elektrolyten av kaliumhydroxid, precis som i alkaliska och brunstensbatterier. Katoden är i denna typ av cell syre från atmosfären och cellkannan har försetts med lufthål på pluspolen så att syre kan komma in i cellen. Eftersom katoden är en gas som inte lagras i cellen så innebär det att cellens kapacitet är direkt beroende av mängden zink i anoden dvs för en given cellvolym (eller vikt) är kapaciteten högre jämfört med en lika stor alkalisk knappcell. För att undvika reaktion vid lagring är cellerna försedda med en förseglingstejp vilken måste avlägsnas innan användning.

Egenskaper

Typisk urladdningskurva för en zink-luftcell

Zink-luftcellen har en mycket flack urladdningskurva eftersom katoden (syret) inte ändrar egenskaper under urladdning och har en nominell spänning kring 1,4 V. En urladdad zink-luftcell har en spänning på ca 1,1 V. Den tillgängliga kapaciteten hos cellen beror uteslutande på vilket strömuttag cellen utsätts för; knappceller för hörapparater har en ganska begränsad möjlighet att klara höga strömuttag. Zink-luftceller kan förvaras uppåt 3 år utan att förlora kapacitet så länge förslutningen av lufthålen på pluspolen är tät.

Fördelar och nackdelar

Fördelar

Zink-luftceller har dubbelt så hög kapaciteten jämfört med de tidigare knappcellerna baserade på kvicksilveroxid. Det är också fria från den miljöfarliga och giftiga metallen kvicksilver. Cellerna har goda lagringsegenskaper, om förseglade, med en självurladdning på mindre än 2 % per år.

Nackdelar

Knappcellerna klarar inte höga strömuttag (begränsade till strömmar av mA-storlek) vilket gör att de passar bäst i applikationer där man drar lägre strömmar under lång tid. Låg temperatur påverkar kapaciteten negativt och om luftfuktigheten blir för låg finns risken att cellen torkar ut och slutar fungera. När cellen väl börjat användas (när syre kommer in i cellen) så har den ganska hög självurladdning vilket leder till att användningstiden för en cell normalt begränsas till ett par veckor.