Energizer Pp355 Users Manual

PP355 ZincAirPrismaticHandbook

PP355 to the manual aae34916-d738-4839-adff-460196b6dee4

2015-02-06

: Energizer Energizer-Pp355-Users-Manual-540432 energizer-pp355-users-manual-540432 energizer pdf

Open the PDF directly: View PDF PDF.
Page Count: 17

DownloadEnergizer Energizer-Pp355-Users-Manual-  Energizer-pp355-users-manual
Open PDF In BrowserView PDF
 
Energizer 
Zinc Air Prismatic 
Handbook 
 
Including performance and design data for the PP355  

P a g e  | 2 
 

Energizer Zinc Air Prismatic Handbook 
 
1. Battery Overview ............................................................................................................................. 3 

1.1 Zinc Air Chemistry ............................................................................................................................... 3  
1.2 Construction ........................................................................................................................................ 3 
1.3 Features of Zinc Air Prismatic ............................................................................................................. 4 
1.4 Zinc Air Prismatic Battery Sizes ........................................................................................................... 6 
2. PP355 Performance Characteristics .................................................................................................. 7 
2.1 Performance at Standard Conditions .................................................................................................. 7  
2.2 Performance at Other Environmental Conditions .............................................................................. 8 
2.3 Pulse Capability ................................................................................................................................... 9 
2.4 Service Maintenance ......................................................................................................................... 10 
2.5 Activation Time and Air Requirements ............................................................................................. 11 
3. Application and Design Considerations .......................................................................................... 12 
3.1 Air Management ............................................................................................................................... 12  
3.2 Elements of Air Management ........................................................................................................... 13 
3.3 Battery Compartment ....................................................................................................................... 14 
3.4 Multi‐Battery Applications ................................................................................................................ 16 
3.5 Recommended Cutoff Voltage .......................................................................................................... 16 
3.6 Fuel Gauging ...................................................................................................................................... 16 
4. Handling Procedures ...................................................................................................................... 17 
4.1 Recommended Operating and Storage Conditions .......................................................................... 17  
4.2 Polarity Markings .............................................................................................................................. 17 
4.3 Safety ................................................................................................................................................ 17 
4.4 Battery Disposal ................................................................................................................................ 17 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 3 
 

Section 1: Battery Overview 
 
 
For over 35 years, Energizer has manufactured miniature Zinc Air batteries primarily designed to provide 
power  to  miniature  hearing  aids.    Zinc  Air  chemistry  provides  the  highest  available  energy  density 
compared  to  other  commercially  available  batteries.    Energizer  Zinc  Air  Prismatic  batteries  employ 
technology  similar  to  what  is  used  in  hearing  aid  batteries,  but  with  a  thin  prismatic  form  factor 
providing power for a broad range of applications. 
 

1.1 ‐‐ Zinc Air Chemistry 
 
Zinc Air batteries are based on the alkaline chemistry (Zn/MnO2) used in standard AA and AAA primary 
batteries.    The  high  energy  density  of  Zinc  Air  results  from  replacing  the  manganese  dioxide  (MnO2) 
cathode with a thin air electrode.  This air electrode contains carbon which catalyzes oxygen to allow it 
to react with zinc.  The thin air electrode eliminates the need to contain both reactants in the battery, so 
the  majority  of  the  battery  can  be  filled  by  the  zinc  anode.    As  a  result  Zinc  Air  provides  the  highest 
available energy density compared to commercially available batteries.  
 
The typical open circuit voltage (OCV) of Zinc Air is 1.4 V.  Under load, the operating voltage is generally 
between 1.10 and 1.30 volts.  The half cell and overall reactions for a Zinc Air battery are as follows: 
 
Anode:   
2Zn + 4OH‐  → 2ZnO + 2H2O + 4e‐ 
Cathode:  

O2 + 2H2O + 4e‐ → 4OH‐ 

Overall:  

2Zn + O2 → 2ZnO 

 

1.2 ‐‐ Construction 
 
Air  holes  are  designed  into  the  battery  container  to  allow  oxygen  to  flow  into  the  battery.    Because 
exposure to the environment can degrade battery performance over time, the air holes are sealed by a 
tab prior to consumer use.  The tab must be removed before the battery is placed into a device.  Once 
air enters the holes, it flows through an air distribution layer.  This layer helps to distribute air across the 
entire air electrode.  Figure 1 shows a cross section of an Energizer Zinc Air prismatic battery. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 4 
 
Figure 1:  Cross Section View of Zinc Air Prismatic Battery 

 
 
 
 
 
 
 
 
Energizer Zinc Air Prismatic batteries are designed to allow air to enter the air holes and to prevent the 
transport of liquid electrolyte out of the battery.    A gasket is used to seal between the anode cup and 
the cathode  can.  The gasket also electrically insulates the negative cup from the positive  can.  An air 
electrode and a loose layer of Teflon are compressed onto a band of sealant on the bottom of the can.  
This Teflon layer allows gasses to enter the battery while preventing liquid from passing through. 
 

1.3 ‐‐ Features of Zinc Air Prismatic 
   
Energizer’s Zinc Air Prismatic batteries offer a 5 mm thin, prismatic construction designed to work with a 
variety  of  applications.    This  shape  is  consistent  with  the  low  profile  design  of  today’s  devices,  often 
requiring  a  thinner  battery  solution.    The  thinnest  round  cell  available  is  the  AAAA  battery  at 
approximately 8 mm, and many Lithium Ion rechargeable solutions have a thickness of 5 mm.   
 
Energizer  Zinc  Air  Prismatic  batteries  also  offer  the  opportunity  to  significantly  lower  manufacturer 
costs.    It  is  likely  that  the  cost  of  a  Zinc  Air  Prismatic  battery  solution  will  be  less  than  the  cost  of  a 
Lithium Ion battery.  Adding to the cost of a Lithium Ion solution is the cost of circuitry for charge and 
discharge control, which is not needed with Zinc Air Prismatic batteries.  Furthermore Zinc Air Prismatic 
batteries are ready to be used out of the package.  There is no need for charge adaptors. 
 
Energizer Zinc Air Prismatic batteries can last up to 3X longer than comparable volume battery systems.  
This  service  advantage  is  due  to  Zinc  Air  technology  offering  the  highest  energy  density  for  non‐
rechargeable and rechargeable consumer batteries.  Figure 2 demonstrates this advantage over Alkaline 
and Lithium Ion batteries of similar volume. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 5 
 
Figure 2:  Runtime for Equivalent Volume AAAA Batteries in 50 mW Devices 
 
50

38

40
30

14

12

20
10
0

AAAA Alkaline

Lithium Ion

ZAP PP355

 
The  high  energy  density  of  Zinc  Air  is  made  possible  by  using  a  thin  air  electrode  where  the  cathode 
reaction  takes  place  and  by  using  atmospheric  oxygen  as  the  cathode  reactant.    The  result  is  greater 
internal volume for zinc, the active anode material.  More zinc translates into longer runtime in similar 
overall  volume.    Figure  3  demonstrates  the  higher  energy  density  of  Zinc  Air  compared  to  other 
consumer  battery  systems.    The  chart  on  the  left  displays  volumetric  energy  density  in  units  of  Wh/L, 
and the chart on the right shows gravimetric energy density in units of Wh/kg.  This data is based on the 
volume of a AA sized battery for all systems and a continuous 50mA current drain to a 0.9 volt cutoff. 
 
Figure 3:  Comparison of Zinc Air versus Other Battery Technologies 
 
1000

400
890

900

345

350
307
300

Specific Energy (Wh/kg)

Energy Density (Wh/L)

800
700
600

565
522

500

450
396

400

371

343

300
200

156

250
218
200

171

100

153

151

150

95

87

50

100

0

0
Carbon 
Zinc

Alkaline

Lithium

Li Ion

Lithium Ion  Lithium
Polymer
MnO2

NiMH

Zinc 
Air

Carbon 
Zinc

Alkaline

Lithium

Li Ion

Lithium Ion  Lithium
Polymer
MnO2

NiMH

Zinc 
Air

 

 
Energizer  Zinc  Air  Prismatic  batteries  have  an  operating  voltage  similar  to  Alkaline,  which  is  between 
1.10  and  1.30  volts  depending  on  the  drain  rate  of  the  device.    The  discharge  profile  however  is 
relatively  flat  similar  to  rechargeable  Nickel  Metal  Hydride  batteries.    Figure  4  contains  examples  of 
discharge curves for Zinc Air, Alkaline, Nickel Metal Hydride, and Lithium Iron Disulfide batteries.  Even 
though the Zinc Air PP355 battery has the same external volume as the AAAA battery, it delivers up to 
3X the runtime at a 50 mW discharge. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 6 
 
 
Figure 4:  Comparison of Discharge Curves at 50 mW Continuous 
 
1.6

1.4

Voltage (V)

1.2

1.0

0.8

NiMH
AAA
Alkaline 
AAAA

0.6

Zinc Air 
PP355

Alkaline 
AAA

Lithium
AAA

0.4
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Discharge Time (hrs)

 

 
The impedance of Energizer Zinc Air Prismatic batteries is higher than similar volume Alkaline batteries, 
and  it  decreases  slightly  through  the  life  of  the  battery.    The  impedance  should  not  impact  battery 
performance at low to moderate discharge rates.  At higher rate discharges, this higher impedance will 
reduce operating voltage and delivered energy.

1.4 ‐‐ Zinc Air Prismatic Battery Sizes 
 
Energizer  Zinc  Air  Prismatic  batteries  provide  an  ideal  form  factor  for  devices  with  a  thin  profile.    The 
family of battery sizes is shown in Figure 5, ranging from AAA Alkaline volume equivalent to ½ the AAAA 
Alkaline volume equivalent.  Energizer Zinc Air Prismatic battery nomenclature is determined by the IEC 
standard.    The  first  ‘P’  indicates  Zinc  Air  chemistry,  the  second  ‘P’  indicates  the  prismatic  form  factor, 
the  first  two  digits  represent  the  diagonal  in  mm,  and  the  last  digit  is  the  battery  height  in  mm.      For 
example the PP355 has a 35 mm diagonal distance and a height of 5 mm. 
 
Figure 5:  Zinc Air Prismatic Battery Sizes 
 

PP425
36.0
22.0
5.0

Length (mm)
Width (mm)
Thickness (mm)
Volume (cm3)
Cell Weight (g)
Continuous Rate Capability
Capacity Rated (mAh)

PP355
32.2
14.7
5.0

PP255
22.6
10.3
5.0

3.96
2.37
1.16
11.7
6.8
3.4
< 200 mW < 100 mW < 50 mW
3600
1800
720

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

 

P a g e  | 7 
 

Section 2:   PP355 Performance Characteristics 
 
 
This section describes the performance of the PP355 battery.  Standard discharge curves, performance 
at a variety of environmental conditions, pulse capability, and service maintenance data are presented.   
 

2.1 ‐‐ Performance at Standard Conditions 
 
Standard  conditions  for  Energizer  Zinc  Air  Prismatic  batteries  are  defined  as  21°C  and  50%  relative 
humidity (RH).  Under these conditions, the PP355 battery is designed to provide continuous discharge 
capability  up  to  100  mW.    While  best  performance  is  obtained  in  standard  conditions  and  continuous 
duty  cycles,  Energizer  Zinc  Air  Prismatic  Batteries  perform  well  over  a  wide  range  of  environmental 
conditions  and  in  intermittent  applications  as  well.    Figure  6  contains  typical  discharge  curves  for  the 
PP355 under standard conditions and constant power loads of 25, 50, 75, and 100 mW. 
 
Figure 6:  PP355 Discharge Curves at Continuous Constant Power 
 
1.4

1.3
25 mW

1.2
50 mW

Voltage (V)

75 mW

1.1
100 mW

1.0

0.9

0.8
0

500

1000

1500

2000

Discharge Energy (mWh)

2500

 

 
Energizer  Zinc  Air  Prismatic  batteries  significantly  outperform  existing  Alkaline  cylindrical  solutions  of 
equivalent  volume.    To  demonstrate  this  advantage,  Figure  7  shows  how  PP355  and  AAAA  Alkaline 
batteries perform on the same continuous power tests.  The PP355 lasts longer than the alkaline AAAA 
even  though  the  volumes  of  both  battery  types  are  approximately  the  same  at  2.37  cc  and  2.2  cc, 
respectively. 
 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 8 
 
Figure 7:  Comparison of Performance under Continuous Constant Power 
 

Continuous Discharge Time (hrs)
AAAA

PP355

25 mW

24

88

50 mW

11

38

75 mW

6

24

100 mW

4

15

 

 
 

2.2 ‐‐ Performance at Other Environmental Conditions 
 
When a Zinc Air battery is exposed to a non‐standard environment, a driving force for water transport in 
or out of the battery exists.  Movement of water vapor into the battery can fill void space in the anode 
cavity under high humidity environments, and movement of water vapor out of the battery can dry out 
the electrolyte in low humidity environments.  Either situation can decrease battery performance over 
time.   
 
Understanding  the  environmental  conditions  that  a  battery  might  encounter  is  critical  to  estimating 
battery  performance.    A  study  was  done  at  Energizer  to  determine  realistic  extreme  conditions  for 
battery  testing,  using  climate  data  from  61  cities  across  the  globe.    These  cities  represent  the  major 
markets for both devices and batteries.  Combinations of daily morning and afternoon temperature and 
humidity were compiled and analyzed to determine reasonable temperature and humidity extremes. 
 
Hot and Humid Conditions:   
Zinc Air Prismatic batteries can take on water when exposed to hot and humid conditions.  This can limit 
battery  performance  by  taking  up  void  volume  in  the  air  electrode  and  anode  compartment.    At  35°C 
and  75%  RH  conditions,  there  is  a  driving  force  for  water  gain  larger  than  99%  of  conditions  seen  in 
combined indoor and outdoor data from the top 61 cities globally.  Service tests with the PP355 under 
these conditions show very good service even at 1 hr per day intermittency. 
 
Hot and Arid Conditions: 
Zinc  Air  Prismatic  batteries  can  lose  water  when  exposed  to  hot  and  arid  conditions  which  can  limit 
battery performance by drying out the battery.  Under 35°C and 25% RH conditions, there is a driving 
force for water loss larger than 99% of conditions seen in combined indoor and outdoor data from the 
top 61 cities globally.  Service testing with the PP355 at these conditions shows very good service even 
at 1 hr per day intermittency. 
 
 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 9 
 
Lower Temperature Conditions: 
Air  holds  less  moisture  as  temperature  decreases,  and  the  difference  between  low  and  high  relative 
humidity becomes less significant.  At 0°C, the difference between the humidity of the PP355 and the 
environment  is  negligible.    While  the  service  obtained  from  a  PP355  at  temperatures  lower  than 
standard  conditions  is  less,  the  loss  is  similar  to  Alkaline  batteries.    In  general  the  “up  to  3X”  service 
advantage for Zinc Air batteries over Alkaline batteries is maintained. 
 
Figure 9:  Service Summary for Zinc Air Prismatic Batteries at Various Environmental Conditions 

AAAA
Alkaline

PP355

 
Humid
(35°C / 75% RH)

Typical
(21°C / 50% RH)

Arid
(35°C / 25% RH)

Cold
(0°C)

50 mW
Continuous

45 hrs
(2 days)

38 hrs
(2 days)

40 hrs
(2 days)

12 hrs
(0.5 days)

50 mW
1h per 12hr

38 hrs
(19 days)

36 hrs
(18 days)

30 hrs
(15 days)

16 hrs
(8 days)

50 mW
1h per 24hr

25 hrs
(25 days)

30 hrs
(30 days)

17 hrs
(17 days)

-

50 mW

generally about 12 hrs (0.5 days)
for these temperatures and all intermittencies

5 hrs
(0.25 days)

Each battery was exposed to the specified conditions for the entire test duration. 

 
 
Figure 9 demonstrates the service obtained from a PP355 battery at 35°C/75% RH, 35°C/25% RH, and 
0°C  conditions.    The  data  presented  with  units  of  hours  represent  the  runtime  that  the  battery 
delivered,  while  the  values  in  parentheses  indicate  the  duration  of  the  test  in  days.    In  summary,  the 
PP355 battery sustains a significant performance advantage over similar volume Alkaline batteries with 
varying intermittency in extreme temperature and humidity conditions. 
 

2.3 ‐‐ Pulse Capability 
 
The pulse capability of Zinc Air batteries is dependent on the instantaneous amount of oxygen available 
at the air electrode at a given time.  While the PP355 battery can continuously discharge at rates up to 
100 mA, the battery can provide significantly more current in short bursts.  Figure 8 demonstrates that a 
fresh PP355 battery can provide pulses of up to 1500 mA, depending on the duration of the pulse.  The 
pulse capability of a Zinc Air battery can also be affected by the frequency of the pulses.  Pulse capability 
will drop over time without sufficient time for more oxygen to enter the air electrode. 
 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

 

P a g e  | 10 
 
Figure 8:  Pulse Capability of PP355 Batteries 

1

Maximum Pulse Duration (s)

1.1V Cutoff
1.0V Cutoff
0.1

0.9V Cutoff
0.8V Cutoff

0.01

0.001

0.0001
0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Current (mA)

 

2.4 ‐‐ Service Maintenance 
 
Zinc Air batteries are stored with adhesive backed tabs prior to use.  These tabs seal the air holes against 
oxygen  and  water  ingress.    To  obtain  the  full  battery  performance,  the  tab  should  be  removed  only 
immediately  prior  to  use.    When  the  battery  is  sealed  by  the  tab,  service  loss  due  to  self  discharge  is 
approximately 5% per year.  Figure 10 illustrates the rates at which capacity is lost with the tab on and 
the tab removed. 
 
Figure 10:  Service Maintenance of Energizer Zinc Air Prismatic Batteries  
100%

Rated Capacity (%)

95%

sealed
(on tab)
90%

unsealed
(tab removed)
85%

80%
0

1

2

3

Shelf Life (yr)

 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

4

 

P a g e  | 11 
 

2.5 ‐‐ Activation Time and Air Requirements 
 
When  batteries  are  stored  with  the  adhesive  tab  intact,  they  have  a  lower  open  circuit  voltage  (OCV) 
since  the  oxygen  contained  in  the  battery  is  consumed  during  storage.    When  the  tab  is  removed  the 
OCV will rise as oxygen activates the air electrode.  With multiple air holes for added rate capability, the 
PP355 may take a couple of seconds to air up enough to sustain a 50 mW load above 1 volt.  Based on 
the time it will take a consumer to remove the tab, insert the battery into the device, close the battery 
compartment,  the  battery  should  be  ready  to  support  the  device  load  when  the  user  turns  on  the 
power. 
 
For maximum performance of a PP355 under a 50 mW continuous load, a minimum air flow rate of 2‐3 
cc of air per minute is needed.  For higher power demand devices (100 mW), a minimum of 4‐6 cc of air 
per minute is needed.  In most devices this amount of air easily leaks into the battery compartment. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 12 
 

Section 3:   Application and Design Considerations 
 
 
Excessive  exposure  to  air  can  have  an  adverse  affect  on  Zinc  Air  battery  operation,  primarily  due  to 
carbon dioxide reacting with the electrolyte in the air electrode.  The battery can also absorb water or 
dry out depending on ambient conditions.  Balancing the air requirement of the battery during discharge 
versus the need to minimize exposure during rest is called air management.  Air management might be 
as simple as removing the tab from the battery and inserting it into a device, or it might include a system 
to  open  and  control  air  access  to  the  battery  as  needed.    Air  management  is  application  specific,  and 
most devices will require some degree of air management to optimize battery performance. 
 

3.1 ‐‐ Air Management 
 
There are several types of air management.  The simplest method of air management is removing the 
tab and putting the battery in the device.  This is how miniature zinc air cells are used in hearing aids 
since  the  total  battery  life  is  typically  expected  to  be  6‐8  weeks.    As  the  device  usage  becomes  more 
intermittent, other methods of air management are needed to deliver optimal battery performance.  
 
Throttling is  a technique to permanently restrict air access to only what is needed  by the  battery in a 
specific  application.    Throttling  is  most  appropriate  in  devices  that  require  a  small  portion  of  the 
maximum  current  that  a  battery  can  sustain.    For  example,  a  device  might  require  10  mA  of  current 
compared to the maximum of 100 mA that a PP355 can sustain.  This technique works best for devices 
that have a low average drain rate with little increased power needs.  By restricting the air access to the 
battery, the performance life can be extended. 
 
As  device  use  becomes  more  intermittent  and  as  device  power  demands  increase,  valved  (open  and 
shut) air management becomes more appropriate.  Valved systems are either mechanical or electronic.  
Each system requires a sealed battery or battery compartment, into which air is introduced by the valve 
when  the  device  needs  power.    A  seal  can  be  accomplished  with  common  materials  such  as  o‐rings, 
gaskets, over‐molded or two‐part injection molded materials, or other methods.  A mechanical solution 
might  be  an  ON  /  OFF  slide  switch  which  acts  as  a  simple  air  valve.    Other  device  specific  mechanical 
actions could also be used to open and close the air access.  Examples include changing device settings, 
moving a piece or a part of the device during use, pressing a button, turning a dial, or manipulating a 
threaded  component.    An  electronic  valve  would  act  in  a  similar  fashion,  except  that  the  device 
electronics would open  the air access  automatically.  A valve could be opened as a function of device 
state (on = open, off = closed), or it might be a function of the instantaneous power needs of the device.  
In a valved air management solution, a low level of air access might still be needed to be able to provide 
the quiescent, or background, power required to activate the ON/OFF valve.  Figure 11 shows generally 
where each of these air management techniques is appropriate.   

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 13 
 
Figure 11:  Overview of Different Air Management Techniques  

Discharge Rate

high 

none or small 
degree of air 
management 
needed, since cell 
capacity is quickly 
used
(1‐3 months)

high degree of air management needed, 
cell has high air access but is expected to 
be in service with long periods of “off” 
time (>3 months)

throttling needed to 
maximize service 
time  (>3 months)
low 
continuous

intermittent

Duty Cycle

 

 

3.2 ‐‐ Elements of Air Management 
 
Two elements of a successful in‐device air management system are a means for allowing controlled air 
access to the battery and an air plenum for even air distribution.  An air plenum is an air gap, or volume, 
which  has  access  to  all  of  the  air  holes  on  the  battery.    The  air  plenum  allows  for  more  even  air 
distribution  over  the  battery  air  holes,  and  it  provides  a  reserve  of  air  immediately  available  to  the 
battery to handle peak power needs.  Controlling air access to the battery is accomplished by creating an 
access  path  to  the  sealed  volume  of  air  within  a  device.    The  air  access  path  is  designed  to  allow  a 
desired  amount  of  air  to  flow  to  the  sealed  volume  of  air,  which  includes  the  plenum,  either 
continuously  or  intermittently.    A  sealed  volume  of  air  can  be  created  by  sealing  an  entire  device,  a 
portion of the device including the battery compartment, or just a plenum above the air hole side of the 
battery.  The power requirements of the device determine the rate at which air is required to flow to the 
battery.  
 

Figure  12  illustrates  a  simple,  cost  effective  air  management  solution  designed  into  a  device.    The 
compartment door contains an o‐ring which seals against the air hole side of the battery when the door 
is closed.  The air plenum volume is defined by  the compartment door and the sides of the o‐ring.  A 
slide switch is located in the compartment door to create an air access point.  The slide switch acts as a 
valve  which  seals  the  compartment  when  in  the  closed  position  and  allows  air  to  flow  to  the  battery 
when  in  the  open  position.    The  slide  switch  could  be  mechanically  manipulated  by  the  user  or 
electronically controlled by the device. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 14 
 
Figure 12:  Air Management Design Concept 
 
 

 
 
 

3.3 ‐‐ Battery Compartment 
 
The  design  of  a  Zinc  Air  Prismatic  battery  compartment  depends  on  several  factors  including  battery 
dimensions,  battery  orientation,  and  air  flow  needed  to  maintain  power  to  the  device.    Other 
considerations are the ease of battery insertion and removal, contact materials, reversal protection, and 
the shape and location of device contacts.  In general, consumers should be able to use and replace Zinc 
Air  Prismatic  batteries  in  a  similar  fashion  to  AA  and  AAA  replaceable  batteries  with  no  additional 
actions required other than removing the tab from the Zinc Air Prismatic battery prior to use. 
 
Energizer Zinc Air Prismatic batteries are electrically conductive on all surfaces, and flat battery contacts 
are recommended.  Leaf spring contacts are preferred over coil springs as coil springs are more prone to 
shorting.   Positive contact should  be  made at  the positive (+)  can sidewall rather  than on the air hole 
side of the battery to prevent unwanted air flow restrictions to the air holes.  Negative contact should 
be centered on the negative (‐) cup bottom (non air hole side of battery) in such a way as to minimize 
potential  shorting  between  the  negative  cup  and  the  positive  can  sidewall.    Figure  13  illustrates  the 
recommended contact surfaces for Zinc Air Prismatic batteries. 
 
Figure 13:  Zinc Air Prismatic Polarity 

 

 
 
Contact  surfaces  area  should  be  maximized  to  reduce  contact  resistance.    Sufficient  contact  pressure 
should also be maintained to ensure consistent electrical connection but not so great as to deform the 
battery contacts.  A contact force in the range of one half to two pounds is recommended.   

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 15 
 
Contact Materials: 
Nickel plated stainless steel is recommended because it provides good conductivity and environmental 
stability at a reasonable cost.  Nickel plating must be adherent, continuous, and non‐porous.  The nickel 
plating must also resist the wear that occurs during the insertion and extraction of batteries.  The 
suggested plating thickness is 5‐6 micrometers.  
 
Battery Orientation: 
How the battery is situated in the compartment is an important design consideration.  The location of 
the  air  access  path,  plenum,  and  seal  are  determined  by  the  facing  of  the  battery  air  holes.    The 
orientation  of  the  air  hole  side  of  the  battery  also  influences  the  location  of  the  electrical  contacts.  
Determining the facing of the battery air holes is generally a function of device use and the position of 
the battery compartment  within a device.  Figure 14 presents an example of a device which orients a 
Zinc Air Prismatic battery with the air holes facing the compartment door.  The cover holds the battery 
in place and does not restrict air flow to below what is required for device operation. 
 
Figure 14:  Battery Orientation and Device Contacts 
 

 
 
Reversal Protection: 
Battery  reversal  protection  is  recommended  for  battery  operated  devices  to  prevent  against  possible 
damage to a device or battery if a battery is inserted incorrectly.  Reversal protection can be mechanical 
or  electronic,  depending  on  the  device.    An  example  of  mechanical  reversal  protection  is  a  design 
feature in the battery compartment that only allows the battery to be inserted with the correct polarity.  
This can be accomplished by including a raised lip or ridge that conforms to the battery contour when 
inserted  in  the  correct  polarity.    The  recommended  location  of  the  rib  for  Energizer  Zinc  Air  Prismatic 
batteries  is  where  the  recessed  edge  around  the  non  air  hole  side  of  the  battery  fits  into  the 
compartment. 
 
Battery Dimensions: 
Similar to other battery systems, Zinc Air batteries can bulge slightly under normal discharge conditions 
as  zinc  is  converted  to  zinc  oxide  in  the  intended  reactions.    Energizer  recommends  designing  devices 
around standard industry dimensions where available.  Typical dimensional specifications for Energizer 
Zinc Air Prismatic batteries, including consideration for possible bulge, can be found on the respective 
datasheets. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 16 
 

3.4 ‐‐ Multi‐Battery Applications 
 
In  some  situations,  a  higher  voltage  or  an  increased  performance  level  is  desired  for  a  certain 
application.  Zinc Air batteries can be arranged in series or in parallel as needed.  Devices that use more 
than  one  Zinc  Air  Prismatic  battery  introduce  additional  design  considerations.    An  air  plenum  and  air 
access  is  required  for  each  battery,  and  these  can  be  independent  or  shared.    Additionally,  stacked 
batteries require space above the air hole side of each battery.  If two batteries are stacked with the air 
hole sides facing each other, then a single air plenum can be used. 
 

3.5 ‐‐ Recommended Cutoff Voltage 
 
The recommended end of life for Zinc Air batteries is at 0.9 volts where essentially all available capacity 
has been used.  Below 0.9 volts additional chemical reactions may take place in the battery which can 
lead to increased potential for gassing and leakage.  Energizer recommends that devices are designed to 
prevent the battery from being discharged below 0.9 volts.  This can be accomplished preferably by a 
complete disconnect of the battery circuit or by using a low voltage battery warning. 
 
3.6 ‐‐ Fuel Gauging 
 
Zinc Air Prismatic batteries have a relatively flat discharge curve compared to existing Alkaline solutions, 
with  the  discharge  curve  sloping  more  at  increased  discharge  rates.    This  can  be  seen  in  Figure  4  and 
Figure 6.  Although the relatively flat discharge curve makes the Zinc Air system more challenging to fuel 
gauge  with  conventional  voltage‐only  measurements,  the  flat  voltage  profile  helps  make  device 
performance  consistent  throughout  the  life  of  the  battery.    A  more  sophisticated  algorithm 
incorporating  additional  measurements  that  are  tailored  to  the  specific  application  may  be  necessary.  
This  is  similar  to  what  is  required  for  Lithium  Iron  Disulfide  and  rechargeable  Nickel  Metal  Hydride 
batteries. 

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 

P a g e  | 17 
 

Section 4: Handling Procedures 
 
 

4.1 ‐‐ Recommended Operating and Storage Conditions 
 
For optimum performance and capacity retention, Zinc Air Prismatic batteries should be used in a 
temperature range of ‐10⁰C to 55⁰C and in a relative humidity range of 25% to 80%.  Zinc Air batteries 
should be stored between 10°C and 30°C and at 40% to 70% relative humidity.  Batteries should be 
stored with the tab in place to prevent performance degradation due to environmental exposure.  As 
with any chemical system, high temperature storage will result in increased loss of capacity.   
 

4.2 ‐‐ Polarity Markings 
 
The adhesive tab of the battery covers the positive can contact and is marked with a positive polarity (+) 
mark.  In addition, a negative polarity (‐) marking is etched on the metal cup to help users correctly 
insert the battery into the device battery compartment.   
 

4.3 ‐‐ Safety 
 
Energizer Zinc Air Prismatic batteries undergo safety and abuse testing according to alkaline and zinc air 
industry standards.  Some of the tests performed include multiple temperature cycling, deep discharge, 
direct short, thermal abuse, abusive charge.  Safety test performance is consistent with that of standard 
alkaline and indicates no safety concerns.  Under standard conditions, minimal hydrogen gas can be 
generated as in other alkaline cells and cell thickness may increase slightly.  Under abusive conditions, 
leakage is more likely to occur with increased cell thickness. 
 
In situations where the battery is operating or stored in temperatures and humidity outside the 
recommended ranges in Section 4.1, or under abusive conditions, the battery may produce a small 
amount of white precipitate (salting) on the crimp of the battery.  Energizer recommends that the 
battery be disposed of if and when salting is observed.  Exposed skin or clothing should be cleansed with 
cool soapy water.   
 
Because of their size, Zinc Air Prismatic batteries pose a swallowing / choking hazard.  If batteries are 
swallowed, immediately contact the National Capital Poison Center collect at 202‐625‐3333 for medical 
advice.   
 

4.4 ‐‐ Battery Disposal 
 
Energizer does not add mercury or cadmium to Zinc Air Prismatic batteries therefore they are exempt 
from any special collection and disposal regulations after discharge.   

ENERGIZER BATTERY MANUFACTURING 
VERSION 1.2 



Source Exif Data:
File Type                       : PDF
File Type Extension             : pdf
MIME Type                       : application/pdf
PDF Version                     : 1.4
Linearized                      : Yes
XMP Toolkit                     : Adobe XMP Core 4.0-c316 44.253921, Sun Oct 01 2006 17:14:39
Create Date                     : 2009:01:07 06:54:24-05:00
Creator Tool                    : PScript5.dll Version 5.2.2
Modify Date                     : 2009:01:07 06:54:24-05:00
Producer                        : Acrobat Distiller 8.1.0 (Windows)
Format                          : application/pdf
Creator                         : 
Title                           : 
Document ID                     : uuid:c416bcac-8a35-4a29-9c68-20fdac5b2bb1
Instance ID                     : uuid:53b4c891-15a2-43ea-94f0-026f42ffbec5
Page Count                      : 17
Author                          : 
EXIF Metadata provided by EXIF.tools

Navigation menu