结构与原理

镍氢电池是一种性能良好的电池. 镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池. Ni-MH电池的正极活性物质为Ni（OH）2（称为NiO电极），负极活性物质为金属氢化物，也称为储氢合金（电极称为储氢电极），电解质为6mol / L氢氧化钾溶液. 作为氢能应用的重要方向，镍氢电池受到越来越多的关注.

由于人类开发利用中的化石燃料越来越少，近年来，氢能的开发利用受到越来越多的关注. 作为氢能应用的重要方向，镍氢电池越来越受到关注. 尽管镍氢电池确实是性能良好的电池，但航空航天镍氢电池是高压镍氢电池（氢气压力可达到3.92MPa或40kg / cm2）. 这样的高压氢储存在薄壁的容器中，极易爆炸，镍氢电池也需要贵金属作为催化剂圆柱形电池，因此其成本非常昂贵，难以用于民用. 因此，从1970年始，国外就开始探索民用低压镍氢电池. 镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池. 高压镍氢电池是由M. Klein和J.F. Stockel于1970年代初期在美国开发的. 形成了将镍镉电池替换为镍氢电池并将其应用于各种卫星的趋势

Ni-MH电池的正极活性材料是Ni（OH）2（称为NiO电极），负极活性材料是金属氢化物，也称为储氢合金（电极称为储氢电极），电解液为6mol / L氢氧化钾溶液. 活性材料形成电极极片的工艺方法主要包括烧结型，制浆型，泡沫镍型，纤维镍型和浸渗型. 通过不同工艺制备的电极在容量和高电流放电性能方有很大差异. 电池是根据不同的工艺条件生产的. 诸如电信之类的大多数民用电池使用纸浆型负极和泡沫镍型正极来形成电池. 充放电化学反应如下:

正电极: Ni（OH）2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

负极: M + H2O + e- = MHab + OH-

总反应: Ni（OH）2 + M = NiOOH + MH

注: M: 氢合金； Hab: 氢吸附；从左到右的过程就是计费过程；从右到左的过程就是放电过程.

充电时，正极的Ni（OH）2与OH-反应形成NiOOH和H2O，同时释放e-形成MH和OH-，总反应为Ni（OH）2 M产生NiOOH，储氢合金储氢；相反，在放电过程中，MHab释放H +，H +和OH-生成H2O和e-，NiOOH，H2O和e-再生Ni（OH）2和OH-. 电池的标准电动势为1.319V.

镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池.

低压镍氢电池具有以下特点:

（1）电池电压为1.2〜1.3V，相当于镍镉电池；

（2）高能量密度，是镍镉电池的1.5倍以上；

（3）具有良好的低温性能，可快速充放电；

（4）可以密封，对过充放电具有很强的抵抗力；

（5）不会产生树突，可以防止电池短路；

（6）安全可靠，对环境无污染，无记忆效应等.

高压镍氢电池具有以下特点:

（1）可靠性强. 它具有更好的过放电和过充电保护，可以承受更高的充放电速率，并且不会形成枝晶. 具有良好的特定特性. 其质量比容量为60A·h / kg，是镍镉电池的5倍.

（2）循环寿命长，可达数千次.

（3）全密封，减少维护.

（4）低温性能优异. -10℃时，容量没有明显变化.

镍氢电池在使用过程中应予以维护.

（1）避免在使用过程中过度充电. 在循环寿命内，请避免在使用过程中过度充电，因为过度充电很容易导致正电极和负电极膨胀，从而导致活性物质掉落和膜损坏，导电网络损坏以及电池的欧姆极化.

（2）防止电解质变质. 在镍氢电池的循环寿命中，应抑制氢的释放.

（3）镍氢电池的存放. 镍氢电池应充满电. 如果长时间不存放电池，则会削弱电池负极的储氢合金的功能，并缩短电池寿命.

（4）电池电量耗尽时进行充电. 镍氢电池和镍镉电池具有相同的“记忆效应”，也就是说，如果在充放电期间仍剩余电能的情况下重复充电并使用该电池，则该电池很快将无法使用.

镍氢电池已经是成熟产品. 目前，国际市场上镍氢电池的年产量约为7亿只. 日本镍氢电池产业的规模和产量一直处于世界各国的前列. 美国和德国仅在日本. 在镍氢电池领域也已经发展了很多年. 中国拥有丰富的用于制造镍氢电池原材料的稀土金属资源，其探明储量占世界总探明储量的80％以上. 目前，中国开发的镍氢电池原料加工技术日趋成熟. 镍氢电池可以与锌锰电池和镉镍电池互换使用. 未来圆柱形电池，圆形电池将主要朝着产品规格的多样化和商业化发展，而方形电池的开发则侧重于动力汽车的动力源.

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