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氢镍电池原理

和平海湾 / 2009-10-11

        镍氢电池以金属氢化物为负极，氧化镍电极为正极，氢氧化钾水溶液为电解液。电池在放电过程中，正极Ni0OH得到电子转变为Ni（OH） 2 ，负极金属氢化物（MH）内部的氢原子扩散到表面而形成吸附态的氢原子，再发生电化学反应生成储氢合金和水；充电时正极上的Ni（OH） 2 转变为NiOOH，水分子在储氢合金负极M上放电，分解出氢原子吸附在电极表面上形成吸附态的MH ab ，再扩散到储氢合金内部而被吸收形成金属氢化物MH。基本电化学反应为：

        Ni(OH) 2 + M NiOOH + MH ab

       （注： M为储氢合金；H ab 为吸收的氢气）

        电池反应中，表征为质子（H+）的传递过程，储氢合金担负着储氢和电化学反应的双重任务。充电时电能转变成化学能储存起来，使用时化学能转变成电能释放出来。

        上述反应式可以看出，Ni(OH) 2 正极材料和储氢合金（表示为M）负极材料组成电池的反应中：，碱性电解质水溶液并未参加电池反应，实际上注入电池中的碱性电解质水溶液不仅起离子迁移电荷作用，而且碱性电解质水溶液中的OH - 和H 2 O在充放电过程中都参与了如下电极反应：

        正极：Ni(OH) 2 + OH - -e = NiOOH + H 2 O

        负极：M + H 2 O +e = MH + OH -

        Ni/MH电池的容量一般均按正极容量限制设计，因此电池负极的容量应超过正极容量，正负极的容量比例可以达到1：1.3∽1.4。这样在充电末期，正极产生的氧气可以通过隔膜在负极表面还原成H 2 O和OH -回到电解液中，从而避免或减轻了电池内部压力积累升高的现象。

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