氫-氧化鎳電池是一種性能良好的蓄電池。氫-氧化鎳電池正極活性物質為Ni（OH）2（稱NiO電極），負極活性物質為金屬氫化物，也稱儲氫合金（電極稱儲氫電極），電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。氫-氧化鎳電池作為氫能源套用的一個重要方向越來越被人們注意。
基本介紹
- 中文名：氫-氧化鎳電池
- 外文名：Ni-MH battery
- 正極：NiO電極
- 負極：金屬氫化物
- 屬性：性能良好的蓄電池
- 領域：獨立電源技術
氫-氧化鎳電池出現,結構與原理,分類,使用時的維護,發展趨勢,
氫-氧化鎳電池出現
由於化石燃料在人類大規模開發利用的情況下越來越少，近年來，氫能源的開發利用日益受到重視。氫-氧化鎳電池作為氫能源套用的一個重要方向越來越被人們注意。雖然氫-氧化鎳電池確實是一種性能良好的蓄電池，但航天用氫-氧化鎳電池是高壓氫-氧化鎳電池（氫壓可達3.92MPa，即40kg/cm2），這樣的高壓力氫氣貯存在薄壁容器內使用容易爆炸，而且氫-氧化鎳電池還需要貴金屬做催化劑，使它的成本變得很貴，這就很難為民用所接受，因此，國外自70年代開始探索民用的低壓氫-氧化鎳電池。氫-氧化鎳電池分為高壓氫-氧化鎳電池和低壓氫-氧化鎳電池。高壓氫-氧化鎳電池是20世紀70年代初由美國的M.Klein和J.F.Stockel等首先研製。用氫-氧化鎳電池代替鎘鎳電池並套用於各種衛星上的趨勢已經形成。
結構與原理
氫-氧化鎳電池正極活性物質為Ni（OH）2（稱NiO電極），負極活性物質為金屬氫化物，也稱儲氫合金（電極稱儲氫電極），電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。活性物質構成電極極片的工藝方式主要有燒結式、拉漿式、泡沫鎳式、纖維鎳式及嵌滲式等，不同工藝製備的電極在容量、大電流放電性能上存在較大差異，一般根據使用條件不同的工藝生產電池。通訊等民用電池大多採用拉漿式負極、泡沫鎳式正極構成電池。充放電化學反應如下：
正極：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e-
負極：M+H2O+e-=MHab+OH-
總反應：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH
註：M：氫合金；Hab：吸附氫；反應式從左到右的過程為充電過程；反應式從右到左的過程為放電過程。
充電時正極的Ni（OH）2和OH-反應生成NiOOH和H2O，同時釋放出e-一起生成MH和OH-，總反應是Ni（OH）2和M生成NiOOH，儲氫合金儲氫；放電時與此相反，MHab釋放H+，H+和OH-生成H2O和e-，NiOOH、H2O和e-重新生成Ni（OH）2和OH-。電池的標準電動勢為1.319V。
分類
氫-氧化鎳電池分為高壓氫-氧化鎳電池和低壓氫-氧化鎳電池。
低壓氫-氧化鎳電池具有以下特點：（1）電池電壓為1.2~1.3V，與鎘鎳電池相當；（2）能量密度高，是鎘鎳電池的1.5倍以上；（3）可快速充放電，低溫性能良好；（4）可密封，耐過充放電能力強；（5）無樹枝狀晶體生成，可防止電池內短路；（6）安全可靠對環境無污染，無記憶效應等。
高壓氫-氧化鎳電池具有如下特點：（1）可靠性強。具有較好的過放電、過充電保護，可耐較高的充放電率並且無枝晶形成。具有良好的比特性。其質量比容量為60A·h/kg，是鎘鎳電池的5倍。（2）循環壽命長，可達數千次之多。（3）全密封，維護少。（4）低溫性能優良，在-10℃時，容量沒有明顯改變。
使用時的維護
氫-氧化鎳電池在使用時應注意維護。
（1）使用過程忌過充電。在循環壽命之內，使用過程切忌過充電，這是因為過充電容易使正、負極發生膨脹，造成活性物脫落和隔膜損壞，導電網路破壞和電池歐姆極化變大等問題。
（2）防止電解液變質。在氫-氧化鎳電池循環壽命期，應抑制電池析氫。
（3）氫-氧化鎳電池的存放。保存氫-氧化鎳電池應在充足電後，如果在電池中沒有儲存電能的情況下長期保存電池，將使電池負極儲氫合金的功能減弱，並導致電池壽命減短。
（4）電量用盡後充電。氫-氧化鎳電池和鎳鎘電池相同，都有“記憶效應”，即如果放電途中在電池還殘存電能的狀態下反覆充電使用，電池很快就不能用了。
發展趨勢
氫-氧化鎳電池已經是一種成熟的產品，目前國際市場上年生產氫-氧化鎳電池數量約7億隻，日本氫-氧化鎳電池產業規模和產量一直高居各國前列，美國和德國僅此於日本，在氫-氧化鎳電池領域也開發和研製多年。我國製造氫-氧化鎳電池原材料的稀土金屬資源豐富，已經探明儲量占世界已經探明總儲量的80%以上。目前國內研製開發的氫-氧化鎳電池原材料加工技術也日趨成熟。氫-氧化鎳電池可以和鋅錳電池、鎘鎳電池互換使用，今後圓形電池主要朝著產品規格的多樣性和商業化方面發展，而方形電池的發展重點是作為動力車的動力源。
