镍氢电池的组成及充放电过程简析

一、镍氢电池简介

镍氢电池是从20世纪90年代开始发展的一种绿色电池。镍氢电池是一种碱性蓄电池，其正极活性物质主要由镍构成，负极活性物质主要由贮氢合金构成。镍氢电池具有比能量高、功率高、适合大电流放电、循环寿命长、无污染等特点。

与铅酸蓄电池比较，镍氢电池的体积能量密度增加了3倍，比功率增加了10倍。镍氢单体电池电压约为1.2V。

二、镍氢电池的组成

镍氢电池主要由正极、负极、电解液、隔板（隔膜）等组成。

正极活性物质是氢氧化镍，负极活性物质是储氢合金（储氢合金可反复吸收和释放氢原子），电解液是含30%氢氧化钾的溶液，镍氢电池的正负极板间具有隔膜。



图片来源：学堂在线《新能源汽车》

三、镍氢电池的充放电过程

充电时，正极的活性物质Ni(OH)2（氢氧化镍）转变为NiOOH，水分子在贮氢合金负极附近分解，并产生氢原子。氢原子先在负极表面形成吸附态的氢原子，再扩散到贮氢合金内部与贮氢合金发生反应形成金属氢化物。

放电时，NiOOH（正极）得到电子和氢转变为Ni(OH)2，金属氢化物（负极）内部的氢原子先扩散至表面形成吸附态的氢原子，再与OH-发生化学反应生成水分子。



图片来源：学堂在线《新能源汽车》

四、镍氢电池的过充电和过放电情况

镍氢电池过充电时，正极上会析出氧气，析出的氧气会扩散至负极并与OH-反应生成水（此时负极是反应催化剂）。镍氢电池过放电时，正极上会析出氢气，析出的氢气会扩散至负极与OH-反应生成水（此时负极也是反应催化剂）。

在镍氢电池正常充放电过程中，储氢合金（负极）具有储氢作用。在镍氢电池过充或过放电过程中，储氢合金（负极）不发挥储氢功能，而是作为反应催化剂，促进消除镍氢电池在过充或过放电情况下产生的氧气或氢气，从而使镍氢电池具有耐过充或过放的能力（含个人理解）。

五、镍氢电池的优点和缺点

（1）镍氢电池的优点

1）镍氢电池的能量密度较高，相同尺寸下，镍氢电池容量是镍镉电池容量的1.5~2倍。

2）镍氢电池中的组成元素对人体伤害较镍镉电池中的组成元素小（根据网络资料：人体摄入过量的镉元素会引起中毒，镉元素也是致癌物）。

3）镍氢电池可大电流快速充放电，充放电倍率高。

4）无明显的记忆效应（根据网络资料：记忆效应是电池暂时性容量减小，使用时间缩短的现象）。

5）低温性能好，耐过充放能力强。

（2）镍氢电池的缺点

镍氢电池的缺点是自放电率高（月自放电率处于20~25%）、循环寿命低于镍镉电池的循环寿命（镍氢电池的循环寿命可达至500次）。

审核编辑：刘清