鎳氫電池是一種性能良好的蓄電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni(OH)2(稱NiO電極),負極活性物質(zhì)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。鎳氫電池作為氫能源應用的一個重要方向越來越被人們注意。
鎳氫電池的工作原理
鎳氫電池正極活性物質(zhì)為氫氧化鎳(稱氧化鎳電極),負極活性物質(zhì)為金屬氧化物,也稱貯氫合金(電極稱貯氫電極),電解液為6N氫氧化鉀,在電池充放電過程中的電池反應為:氧化電極上:NIOOHH2oe====Ni(OH)2OH。
貯氫電極上:MH十oH-e=====MH2O
電池總反應:MHNiOOH====MNi(OH),
其中,M表示貯氫合金材料。
電池的開路電壓為:1.2V~1.3V、因貯氫材料和制備工藝不同而有所不同。
過充電時,兩極上的反應為:
氧化鎳電極上:4OH-4e一2H2O十O2
貯氫電極上:2H2OO24e一4OH
電池過充電時的總反應:O
電池在設計中一般采米用負極過量的辦法,氧化鎳電極全充電態(tài)時產(chǎn)生氧氣,經(jīng)過擴散在負極重新化合成水,這樣,既保持了電池內(nèi)壓的恒定,同時義使電解液濃度不致發(fā)生巨人變化。
當電池過放電時,電極反應為:
氧化鎳電極上:2H2O2eH22OH
貯氫電極上;H22OH-2e2H2O
電池過放電時的總反應:O
雖然過放電時,電池總反應的凈結果為零,但要出現(xiàn)反極現(xiàn)象。由于在正極上產(chǎn)生的氫氣會在負極上新化合,同樣也保持了體系的穩(wěn)定。另外,負極活性物質(zhì)氫以氫原子態(tài)能以相當高的密度吸附干貯氫合金中,在這樣的電極上,吸放氫反應能平穩(wěn)地進行,放電性能較鎘-鎳電池而言得以提高。
鎳氫電池的優(yōu)點
1、出色的安全性和可靠性記錄
2、能量密度比標準鎳鎘電池高30-40%。允許更長的運行時間或縮小電池組的尺寸。鎳氫電池系統(tǒng)具有更高的潛力。
3、能量密度大。
4、環(huán)保–不含重金屬。
5、簡單的儲存和運輸–運輸條件不受監(jiān)管控制
6、比鎳鎘電池更不容易記憶。
7、可提供多種單元尺寸
8、標準消費類型,以及特殊類型,如低自放電,高速率和超高速率放電,高溫和寬溫類型。
9、2VPC意味著電池組電壓容易變化。
10、提供簡單的充電解決方案
鎳氫電池的缺點
1、新的化學添加劑改善了自放電,但代價是能量密度較低。
2、如果在高溫下儲存,性能會下降–NiMH應儲存在陰涼處,充電狀態(tài)約為40%。
3、比鎳鎘電池貴大約20%左右–設計用于高電流消耗的鎳氫電池比普通型更昂貴。