Visoko čista cinkova plošča se uporablja kot anodni zbiralnik toka v vodnih cink-ionskih baterijah (AZIB) in služi kot raziskovalni material. Izdelana je iz cinka s čistostjo ≥ 99,9 %, dimenzijami 90 × 50 mm, debelino 1,0 mm in toleranco debeline ±0,05 mm, kar zagotavlja visoko stopnjo doslednosti v različnih eksperimentalnih pogojih. Proizvodni postopek vključuje vakuumsko taljenje za odstranjevanje nečistoč z nizkim vreliščem in plinov, sledi pa mu večprehodno vroče in hladno valjanje, da se ulitek zmanjša na ciljno debelino; stopnja redukcije pri hladnem valjanju je nadzorovana med 50 % in 70 %, da se izboljša velikost zrn. Nato se izvede žarjenje za rekristalizacijo pri 150–200 °C, da se odpravijo utrjevanje pri delu in notranje napetosti, homogenizira velikost zrn in izpostavi več (002) osnovne ravnine – ki ima nižjo površinsko energijo in bolj enakomerno porazdelitev električnega polja ter je v literaturi dokazano, da učinkovito zavira prednostno rast cinkovih dendritov. Končno natančno poliranje zagotovi gladko, zrcalno površino s hrapavostjo Ra ≤ 0,5 μm, ki zagotavlja enotna nukleacijska mesta za nanos cinka. Z debelino 1,0 mm znaša površinska kapaciteta cinka približno 70 mAh/cm², kar zagotavlja zadostno količino cinka za dolgotrajne ciklične teste (običajno ≥500 ur ali 1000 ciklov) v simetričnih cinkovih celicah, Zn-MnO₂ ali polnih Zn-zračnih celicah, brez prezgodnje izčrpanosti.

Pri testiranju baterij se ta podlaga zbiralnika toka uporablja za preučevanje ključnih parametrov, kot so prenapetost pri nalaganju cinka (običajno -20 do -50 mV glede na Zn²⁺/Zn), Coulombova učinkovitost (idealno ≥99,5 %) in življenjska doba. Gladkost površine in orientacija zrn neposredno vplivata na gostoto nukleacije cinkovih usedlin: gladka podlaga spodbuja fino in enakomerno nukleacijo cinkovih zrn, medtem ko izpostavljena (002) osnovna ravnina po žarjenju spodbuja vodoravno, plastovito rast cinka; oba učinka sinergistično zmanjšujeta tveganje za prodiranje dendritov skozi separator in posledične kratke stike. Poleg tega zmanjšanje napak, kot so mejne površine zrn in dislokacije, znižuje aktivna mesta za reakcijo sproščanja vodika (HER), kar dvigne prenapetost sproščanja vodika nad -0,9 V (glede na SHE), s čimer se zavira nastajanje plinov in razgradnja elektrolita – eden glavnih mehanizmov okvare v vodnih cinkovih baterijah. Ta izdelek je široko uporaben za sestavljanje gumbastih celic (CR2032), zloženih celic in vrečastih celic za raziskave ter se lahko poveže z različnimi elektrolitskimi sistemi (npr. 2M ZnSO₄, Zn(CF₃SO₃)₂ z dodatki Mn²⁺ ali V₂O₅) in separatorji (steklena vlakna, polipropilen) za sistematične primerjalne poskuse, kar olajša razvoj visokoenergijskih, dolgoživih vodnih cinkovih tehnologij za shranjevanje energije.

Specifikacije izdelkov

Ime izdelka: Visoko čista cinkova plošča / Cinkova plošča baterijskega razreda

Material: Čisti cink (Zn)

Čistost: ≥ 99,9 % (vsebnost cinka ≥ 99,9 %)

Dimenzije: 90 × 50 mm

Debelina: 1,0 mm

Toleranca debeline: ±0,05 mm

Proizvodni postopek: Vakuumsko taljenje, valjanje, žarjenje in natančno poliranje

Značilnosti izdelka

Visoko čista cinkova podlaga
Izdelana iz visoko čistega cinka z nadzorovanim nivojem nečistoč podlaga zmanjšuje vpliv sledov elementov na lastnosti materiala in elektrokemične vmesnike ter zagotavlja dosledno cinkovo osnovo za zahtevne baterijske aplikacije.

Enotna izboljšana mikrostruktura
Nadzorovano valjanje in toplotna obdelava pomagata izboljšati in homogenizirati notranjo mikrostrukturo, kar zmanjšuje variacije znotraj materiala in izboljšuje strukturno stabilnost med daljšim delovanjem.

Nadzorovana kristalna orientacija
Postopek toplotne obdelave prilagaja kristalno strukturo in preferenčno orientacijo cinkovega materiala ter ustvarja površinske lastnosti, ki so ugodne za bolj enakomerno nalaganje cinka in stabilno obnašanje elektrodnega vmesnika.

Natančno polirana površina
Natančno poliranje zagotavlja gladko in enotno delovno površino z zmanjšanimi mikroskopskimi nepravilnostmi, kar pomaga zmanjšati lokalne površinske napake in ohranjati stalne kontaktne pogoje na cinkovi elektrodi.

Stabilen elektrokemični vmesnik
Kombiniran nadzor čistosti cinka, mikrostrukture, kristalne orientacije in površinskega stanja pomaga zmanjšati lokalne variacije v elektrokemični aktivnosti, spodbuja bolj enotne vmesniške reakcije ter zmanjšuje lokalno nalaganje in stranske reakcije.

Zasnovano za dolgotrajno cikliranje
Kombinacija zadostne cinkove rezerve, nadzorovane mikrostrukture in stabilne površinske kakovosti zagotavlja zanesljivo delovanje materiala med dolgotrajnim cikliranjem, zaradi česar je cinkova plošča primerna za polnilne cinkove baterijske sisteme, ki zahtevajo dosledno dolgoročno delovanje.

Uporaba izdelka

Vodne cink-ionske baterije
Cinkovo ploščo je mogoče uporabiti kot negativni elektrodni material v konfiguracijah vodnih cink-ionskih baterij, v kombinaciji z različnimi katodnimi materiali, elektroliti in separatorji za razvoj baterij, ocenjevanje materialov in preverjanje delovanja.

Cink-manganove baterije
Primerna za sestavljanje Zn-MnO₂ baterij; cinkovo ploščo je mogoče kombinirati z manganovimi katodnimi materiali in vodnimi elektroliti za ocenjevanje različnih formulacij elektrod, celičnih konfiguracij in delovnih pogojev.

Cink-zračne baterije
Plošča lahko služi kot cinkova negativna elektroda v cink-zračnih baterijskih zasnovah in jo je mogoče razrezati ali obdelati glede na zahtevane dimenzije celic, kar omogoča integracijo z zračnimi katodami in združljivimi elektrolitskimi sistemi.

Simetrične cinkove celice
Primerna za gradnjo simetričnih Zn||Zn celic; cinkova plošča zagotavlja enakovredni cinkovi elektrodi za ocenjevanje stabilnosti elektrod in dolgotrajnega cikličnega obnašanja pri večkratnem nalaganju in odstranjevanju cinka.

Ocenjevanje anodnih cinkovih materialov
Cinkova plošča zagotavlja dosledno materialno platformo za primerjavo različnih elektrolitov, dodatkov, površinskih obdelav in konfiguracij elektrod, kar pomaga zmanjšati variacije, ki jih povzročajo razlike v osnovnem cinkovem materialu.

Baterijski prototipi in sestavljanje celic
Oblika plošče omogoča enostavno rezanje in naknadno obdelavo glede na dimenzije celic, zaradi česar je primerna za gumbaste celice CR2032, zložene celice in vrečaste celice, ki se uporabljajo pri razvoju materialov in sestavljanju baterijskih prototipov.