氢-氧化镍电池

氢-氧化镍电池是一种性能良好的蓄电池。氢-氧化镍电池正极活性物质为Ni（OH）2（称NiO电极），负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金（电极称储氢电极），电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。氢-氧化镍电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意1。

氢-氧化镍电池出现由于化石燃料在人类大规模开发利用的情况下越来越少，近年来，氢能源的开发利用日益受到重视。氢-氧化镍电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。虽然氢-氧化镍电池确实是一种性能良好的蓄电池，但航天用氢-氧化镍电池是高压氢-氧化镍电池（氢压可达3.92MPa，即40kg/cm2），这样的高压力氢气贮存在薄壁容器内使用容易爆炸，而且氢-氧化镍电池还需要贵金属做催化剂，使它的成本变得很贵，这就很难为民用所接受，因此，国外自70年代开始探索民用的低压氢-氧化镍电池。氢-氧化镍电池分为高压氢-氧化镍电池和低压氢-氧化镍电池。高压氢-氧化镍电池是20世纪70年代初由美国的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制。用氢-氧化镍电池代替镉镍电池并应用于各种卫星上的趋势已经形成2。

结构与原理氢-氧化镍电池正极活性物质为Ni（OH）2（称NiO电极），负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金（电极称储氢电极），电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。活性物质构成电极极片的工艺方式主要有烧结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式及嵌渗式等，不同工艺制备的电极在容量、大电流放电性能上存在较大差异，一般根据使用条件不同的工艺生产电池。通讯等民用电池大多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。充放电化学反应如下：

正极：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e-

负极：M+H2O+e-=MHab+OH-

总反应：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH1

注：M：氢合金；Hab：吸附氢；反应式从左到右的过程为充电过程；反应式从右到左的过程为放电过程。

充电时正极的Ni（OH）2和OH-反应生成NiOOH和H2O，同时释放出e-一起生成MH和OH-，总反应是Ni（OH）2和M生成NiOOH，储氢合金储氢；放电时与此相反，MHab释放H+，H+和OH-生成H2O和e-，NiOOH、H2O和e-重新生成Ni（OH）2和OH-。电池的标准电动势为1.319V。

分类氢-氧化镍电池分为高压氢-氧化镍电池和低压氢-氧化镍电池。

低压氢-氧化镍电池具有以下特点：（1）电池电压为1.2~1.3V，与镉镍电池相当；（2）能量密度高，是镉镍电池的1.5倍以上；（3）可快速充放电，低温性能良好；（4）可密封，耐过充放电能力强；（5）无树枝状晶体生成，可防止电池内短路；（6）安全可靠对环境无污染，无记忆效应等。

高压氢-氧化镍电池具有如下特点：（1）可靠性强。具有较好的过放电、过充电保护，可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。具有良好的比特性。其质量比容量为60A·h/kg，是镉镍电池的5倍。（2）循环寿命长，可达数千次之多。（3）全密封，维护少。（4）低温性能优良，在-10℃时，容量没有明显改变1。

使用时的维护氢-氧化镍电池在使用时应注意维护。

（1）使用过程忌过充电。在循环寿命之内，使用过程切忌过充电，这是因为过充电容易使正、负极发生膨胀，造成活性物脱落和隔膜损坏，导电网络破坏和电池欧姆极化变大等问题。

（2）防止电解液变质。在氢-氧化镍电池循环寿命期，应抑制电池析氢。

（3）氢-氧化镍电池的存放。保存氢-氧化镍电池应在充足电后，如果在电池中没有储存电能的情况下长期保存电池，将使电池负极储氢合金的功能减弱，并导致电池寿命减短。

（4）电量用尽后充电。氢-氧化镍电池和镍镉电池相同，都有“记忆效应”，即如果放电途中在电池还残存电能的状态下反复充电使用，电池很快就不能用了1。

发展趋势氢-氧化镍电池已经是一种成熟的产品，目前国际市场上年生产氢-氧化镍电池数量约7亿只，日本氢-氧化镍电池产业规模和产量一直高居各国前列，美国和德国仅此于日本，在氢-氧化镍电池领域也开发和研制多年。我国制造氢-氧化镍电池原材料的稀土金属资源丰富，已经探明储量占世界已经探明总储量的80%以上。目前国内研制开发的氢-氧化镍电池原材料加工技术也日趋成熟。氢-氧化镍电池可以和锌锰电池、镉镍电池互换使用，今后圆形电池主要朝着产品规格的多样性和商业化方面发展，而方形电池的发展重点是作为动力车的动力源。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学