鎳氫電池的組成及充放電過程簡(jiǎn)析

一、鎳氫電池簡(jiǎn)介

鎳氫電池是從20世紀(jì)90年代開始發(fā)展的一種綠色電池。鎳氫電池是一種堿性蓄電池，其正極活性物質(zhì)主要由鎳構(gòu)成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金構(gòu)成。鎳氫電池具有比能量高、功率高、適合大電流放電、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無污染等特點(diǎn)。

與鉛酸蓄電池比較，鎳氫電池的體積能量密度增加了3倍，比功率增加了10倍。鎳氫單體電池電壓約為1.2V。

二、鎳氫電池的組成

鎳氫電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔板（隔膜）等組成。

正極活性物質(zhì)是氫氧化鎳，負(fù)極活性物質(zhì)是儲(chǔ)氫合金（儲(chǔ)氫合金可反復(fù)吸收和釋放氫原子），電解液是含30%氫氧化鉀的溶液，鎳氫電池的正負(fù)極板間具有隔膜。



圖片來源：學(xué)堂在線《新能源汽車》

三、鎳氫電池的充放電過程

充電時(shí)，正極的活性物質(zhì)Ni(OH)2（氫氧化鎳）轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH，水分子在貯氫合金負(fù)極附近分解，并產(chǎn)生氫原子。氫原子先在負(fù)極表面形成吸附態(tài)的氫原子，再擴(kuò)散到貯氫合金內(nèi)部與貯氫合金發(fā)生反應(yīng)形成金屬氫化物。

放電時(shí)，NiOOH（正極）得到電子和氫轉(zhuǎn)變?yōu)镹i(OH)2，金屬氫化物（負(fù)極）內(nèi)部的氫原子先擴(kuò)散至表面形成吸附態(tài)的氫原子，再與OH-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水分子。



圖片來源：學(xué)堂在線《新能源汽車》

四、鎳氫電池的過充電和過放電情況

鎳氫電池過充電時(shí)，正極上會(huì)析出氧氣，析出的氧氣會(huì)擴(kuò)散至負(fù)極并與OH-反應(yīng)生成水（此時(shí)負(fù)極是反應(yīng)催化劑）。鎳氫電池過放電時(shí)，正極上會(huì)析出氫氣，析出的氫氣會(huì)擴(kuò)散至負(fù)極與OH-反應(yīng)生成水（此時(shí)負(fù)極也是反應(yīng)催化劑）。

在鎳氫電池正常充放電過程中，儲(chǔ)氫合金（負(fù)極）具有儲(chǔ)氫作用。在鎳氫電池過充或過放電過程中，儲(chǔ)氫合金（負(fù)極）不發(fā)揮儲(chǔ)氫功能，而是作為反應(yīng)催化劑，促進(jìn)消除鎳氫電池在過充或過放電情況下產(chǎn)生的氧氣或氫氣，從而使鎳氫電池具有耐過充或過放的能力（含個(gè)人理解）。

五、鎳氫電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

（1）鎳氫電池的優(yōu)點(diǎn)

1）鎳氫電池的能量密度較高，相同尺寸下，鎳氫電池容量是鎳鎘電池容量的1.5~2倍。

2）鎳氫電池中的組成元素對(duì)人體傷害較鎳鎘電池中的組成元素?。ǜ鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)資料：人體攝入過量的鎘元素會(huì)引起中毒，鎘元素也是致癌物）。

3）鎳氫電池可大電流快速充放電，充放電倍率高。

4）無明顯的記憶效應(yīng)（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料：記憶效應(yīng)是電池暫時(shí)性容量減小，使用時(shí)間縮短的現(xiàn)象）。

5）低溫性能好，耐過充放能力強(qiáng)。

（2）鎳氫電池的缺點(diǎn)

鎳氫電池的缺點(diǎn)是自放電率高（月自放電率處于20~25%）、循環(huán)壽命低于鎳鎘電池的循環(huán)壽命（鎳氫電池的循環(huán)壽命可達(dá)至500次）。

審核編輯：劉清