鎳氫電池（Nickel-Metal Hydride，簡(jiǎn)稱NiMH）是一種可充電的電池，其正極材料為氫儲(chǔ)存合金，負(fù)極材料為金屬鎳。鎳氫電池具有較高的能量密度、較低的自放電率和較好的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

一、鎳氫電池的額定電壓

鎳氫電池的額定電壓通常為1.2V。這是因?yàn)殒嚉潆姵氐恼龢O材料為氫儲(chǔ)存合金，負(fù)極材料為金屬鎳，其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電壓為1.2V。然而，實(shí)際應(yīng)用中，鎳氫電池的電壓會(huì)因電池的充放電狀態(tài)、溫度、負(fù)載等因素而有所不同。以下是鎳氫電池在不同狀態(tài)下的電壓范圍：

• 充電狀態(tài) ：在充電過(guò)程中，鎳氫電池的電壓會(huì)逐漸升高，當(dāng)電池充滿電時(shí)，其電壓通常在1.4V至1.5V之間。
• 放電狀態(tài) ：在放電過(guò)程中，鎳氫電池的電壓會(huì)逐漸降低，當(dāng)電池放完電時(shí)，其電壓通常在1.0V至1.1V之間。
• 儲(chǔ)存狀態(tài) ：在儲(chǔ)存過(guò)程中，鎳氫電池的電壓會(huì)因自放電而逐漸降低，通常在1.1V至1.2V之間。

二、鎳氫電池的工作原理

鎳氫電池的工作原理主要基于正負(fù)極材料之間的氧化還原反應(yīng)。以下是鎳氫電池的工作原理：

1. 充電過(guò)程 ：

• 正極反應(yīng)：2NiOOH + 2H2O + 2e- → 2Ni(OH)2 + 2OH-
• 負(fù)極反應(yīng)：2MH + 2OH- → 2M + 2H2O + 2e-
• 總反應(yīng)：2NiOOH + 2MH → 2Ni(OH)2 + 2M

2. 放電過(guò)程 ：

• 正極反應(yīng)：2Ni(OH)2 + 2OH- → 2NiOOH + 2H2O + 2e-
• 負(fù)極反應(yīng)：2M + 2H2O → 2MH + 2OH- + 2e-
• 總反應(yīng)：2Ni(OH)2 + 2M → 2NiOOH + 2MH

在充電過(guò)程中，正極材料NiOOH被還原為Ni(OH)2，負(fù)極材料MH被氧化為M。在放電過(guò)程中，正極材料Ni(OH)2被氧化為NiOOH，負(fù)極材料M被還原為MH。通過(guò)這種氧化還原反應(yīng)，鎳氫電池實(shí)現(xiàn)了電能的存儲(chǔ)和釋放。

三、鎳氫電池的性能特點(diǎn)

1. 高能量密度 ：鎳氫電池的能量密度通常在60-100 Wh/kg之間，高于鎳鎘電池，接近鋰離子電池。
2. 低自放電率 ：鎳氫電池的自放電率較低，通常在每年20%-30%之間，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池的30%-40%。
3. 良好的循環(huán)壽命 ：鎳氫電池的循環(huán)壽命通常在500-2000次之間，遠(yuǎn)高于鎳鎘電池的300-500次。
4. 環(huán)境友好 ：鎳氫電池不含重金屬鎘，對(duì)環(huán)境友好，符合環(huán)保要求。
5. 記憶效應(yīng)小 ：鎳氫電池的記憶效應(yīng)較小，可以隨意充放電，不需要完全放電后再充電。
6. 耐過(guò)充過(guò)放 ：鎳氫電池對(duì)過(guò)充過(guò)放的耐受性較好，即使在極端條件下也能保持較好的性能。

四、鎳氫電池的應(yīng)用領(lǐng)域

1. 便攜式電子產(chǎn)品 ：如手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器等。
2. 電動(dòng)工具 ：如電鉆、電鋸、電錘等。
3. 醫(yī)療設(shè)備 ：如心臟起搏器、助聽(tīng)器等。
4. 軍事設(shè)備 ：如通信設(shè)備、夜視儀等。
5. 環(huán)保照明 ：如太陽(yáng)能路燈、庭院燈等。
6. 玩具 ：如遙控汽車、飛機(jī)、船等。