鎳氫電池是一種可充放電的二次電池,負極采用儲氫合金,正極采用氫氧化鎳。
與同樣在正極中使用鎳的鎳鎘電池相比,鋰離子電池由于使用儲氫合金代替鎘,因此價格更高,但其特點是能夠使用大電流進行充電和放電,并且單位質量的電池容量較大。
另一個特點是,與其他充電電池相比,記憶效應(電池在未 放電的情況下反復充電時放電時電壓下降的效應)相對較小,這意味著電池可以反復使用而不會出現性能下降。
鎳氫電池因其高性能和長壽命而得到充分發揮,并用于需要高輸出和可靠性的用途,例如汽車電池、筆記本電腦和干電池。
近年來,鋰離子電池由于沒有記憶效應和自放電、單位質量的電池容量較大、工作電壓較高而開始普及,但由于其優異的輸入輸出特性和制造成本,兩者仍然繼續一起使用。
鎳氫電池由電極(正極:羥基氧化鎳、負極:儲氫合金)、烯烴類無紡布等隔膜、氫氧化鉀電解液構成。干電池則將這些電極卷繞在一起,裝入罐內。
圖1顯示了鎳氫電池的化學反應式。鎳氫電池放電時,正極的羥基氧化鎳在水的存在下接受電子,生成氫氧化鎳和氫氧根離子。負極的儲氫合金在氫氧根離子的存在下釋放出氫離子和電子,生成水。
放電時,反應方向相反:氫氧根離子在正極與氫氧化鎳發生反應,生成羥基氧化鎳,并釋放電子。負極則通過提供電子吸附氫氣。
鎳氫電池的充放電過程很簡單,就是吸收氫氣并生成水。例如,汽車使用的鉛酸電池是通過電極上的析出和溶解反應進行充放電的,因此反復充放電必然會導致電極劣化。鎳氫電池不存在這種劣化模式,只要電極本身不劣化,就可以半地使用,因此是一種長壽命電池。
鈷合金曾主要用于負極儲氫合金,以實現高容量,但主要出于成本方面的考慮,目前已開始轉向無鈷合金。隨著研發的不斷推進,無鈷高容量儲氫合金也已開發出來。正極方面,充電狀態下的氫氧化鎳導電性良好,但放電狀態下的氫氧化鎳為絕緣體,這會導致放電過程中電子路徑損失等問題。因此,人們添加了氫氧化鈷等材料來提高導電性。
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