Knoopcellen
Over
- Anode: verschillend
- Kathode: verschillend
- Elektrolyt: verschillend
- Type: primair / secundair
- Nominale celspanning: 1,4 – 3 volt
- Energiedichtheid: verschillend
- Maandelijkse zelfontladingsgraad: verschillend
Voordelen:
- Grootte - knoopcellen zijn de kleinste commerciële batterijen ter wereld
- Energiedichtheid - knoopcellen hebben een hoge energiedichtheid
- Prijs - deze batterijen zijn over het algemeen goedkoop en gaan vrij lang mee
Nadelen:
- Niet herbruikbaar - de meeste knoopcellen zijn primaire batterijen en kunnen niet worden opgeladen
- Verwarrend - knoopcellen zien er allemaal hetzelfde uit, maar verschillen sterk in chemische samenstelling
- Verstikkingsgevaar - elk jaar slikken kleine kinderen knoopcellen in of stikken erin
Algemene informatie over knoopcellen
Knoopcellen vormen een unieke categorie in deze lijst, omdat ze niet worden bepaald door hun batterijchemie, maar door hun vorm. ‘Knoopcel’ verwijst naar de platte, ronde batterijen zoals die vaak in horloges, rekenmachines en gehoorapparaten worden gebruikt. Ze variëren van ongeveer 5 tot 25 mm in diameter en 1 tot 6 mm in hoogte. Deze batterijen bestaan uit een enkele cel, waarbij de metalen behuizing als kathode fungeert en een geïsoleerde metalen bovenkant als anode.
De chemie in deze cellen verschilt sterk. Traditioneel zijn het primaire batterijen, maar er bestaan ook herlaadbare versies. Enkele van de gebruikte celchemieën zijn:
- Alkaline
- Kwikoxide
- Zink-lucht
- Zilveroxide
- Lithium
De knoopcelbatterij staat ook bekend als een knoopcel of horlogebatterij. De eerste knoopcellen hadden een anode van kwikoxide en een kathode van zink in een alkalische elektrolyt. Ze werden tijdens de Tweede Wereldoorlog gebruikt voor militaire toepassingen, maar kort daarna werd het formaat overgenomen door de horloge-industrie om ’s werelds eerste elektrische horloges van stroom te voorzien (het eerste was de Hamilton 500).
Naarmate kwik minder populair werd en uiteindelijk werd verboden vanwege de toxiciteit, werden andere celchemieën toegepast in dit knoopcelformaat om kleine, discrete elektronica te blijven aandrijven.
Meest voorkomende toepassingen
Knoopcellen zijn vooral te vinden in kleine elektronische apparaten, zoals horloges, zakrekenmachines, digitale thermometers en gehoorapparaten. Ze zitten ook verborgen in muzikale wenskaarten.
Waarom knoopcellen recycleren?
Een wetgeving die in 1991 in de EU van start ging, verbood met succes de productie van kwikbatterijen, maar sommige zijn nog steeds in omloop in de vorm van oude knoopcellen. Deze vormen een bedreiging voor ons en voor het milieu, en moeten via verantwoorde recyclage worden afgevoerd.
Knoopcellen brengen ook een andere, unieke bedreiging met zich mee. Omdat ze klein en glanzend zijn, kunnen ze gemakkelijk door kleine kinderen of nieuwsgierige dieren worden ingeslikt. Op stortplaatsen kunnen deze batterijen zich vermengen met organisch afval en zo in de voedselketen terechtkomen, waardoor dieren, het milieu en uiteindelijk ook mensen worden vergiftigd.
Hoogtepunten van het proces
Sorteren
Knoopcellen worden aanvankelijk bij sorteervoorzieningen apart gehouden in een eigen stroom, maar daarna ondergaan ze vaak een verdere controle en worden ze gesorteerd op batterijchemie, zodat ze bij het juiste recyclageproces verwerkt kunnen worden.
Pyrometallurgisch proces
Knoopcellen worden soms ook in grote hoeveelheden gerecycleerd. De eerste stap in dit proces is het verwijderen van eventueel aanwezig kwik vanwege de toxiciteit. Dit gebeurt meestal door warmtebehandeling in een destillatie-eenheid, waarbij het kwik uit de cel verdampt (kwik verdampt bij een zeer lage temperatuur van ongeveer 357°C). De dampen worden via ventilatie opgevangen en gecondenseerd tot zuiver vloeibaar kwik voor hergebruik.
In sommige faciliteiten vormt dit vrijwel het volledige proces. Volledige knoopcellen worden in een oven geladen en geleidelijk verhit tot 1100°C, met pauzes bij specifieke temperaturen om eventueel kwik, zink en alkalische elektrolyt uit het mengsel te laten verdampen. Het overgebleven mengsel smelt en vormt een metaallegering, die vervolgens naar externe partners wordt gestuurd om zilver (uit zilverhoudende knoopcellen) terug te winnen en andere waardevolle metalen uit het mengsel te scheiden.
Hydrometallurgisch proces
Er bestaan ook verschillende hydrometallurgische methoden, al worden deze niet vaak toegepast op industriële schaal. Zwavelzuur kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het zink, ijzer en nikkel van de behuizing op te lossen, terwijl zilveroxide achterblijft. Dit kan vervolgens worden teruggewonnen via precipitatie en reductie tot metaalzilver met een efficiëntie van meer dan 99% (door de reactie met metallisch zinkpoeder).
Kortom, er zijn veel verschillende routes voor het recycleren van knoopcellen. Het belangrijkste doel is om al het kwik (om veiligheidsredenen) en het zilver (om economische redenen) terug te winnen, terwijl meer geavanceerde processen ook gericht zijn op de overige legeringen die in de cellen aanwezig zijn.
Eindproducten
- Kwik
- Zilver
- Diverse legeringen van nikkel, zink en ijzer
Toekomstige trends
Knoopcellen blijven een belangrijke rol spelen in het aanvoeren van diverse kleine elektronische apparaten, van medische apparatuur tot laserpointers. Het is een vrij stabiel segment van de batterij-industrie, zonder grote veranderingen, vanwege de specifieke afmetingen en structuur van deze batterijen.
Met de groeiende aandacht voor milieu en hulpbronnen in de recyclage-industrie is het waarschijnlijk dat veel van de huidige methoden voor het recycleren van knoopcellen zullen worden vervangen door meer gesloten kringloopoplossingen, die zo veel mogelijk van de batterij-inhoud terugwinnen. Dit kan het beste worden bereikt door knoopcellen op chemie te scheiden en naar gespecialiseerde recyclers te sturen.
