2.1　镍氢动力电池

镍氢动力电池是一种可反复充放电的二次电池，是20世纪90年代发展起来的取代传统镍镉电池的新型绿色电池。采用镍的氧化物作为正极活性物质、储氢合金作为负极活性物质，并采用主要成分为KOH的水溶液作为电解液，具有安全性好、功率性能好、循环寿命长、无污染等特点。

镍氢电池正极活性物质氢氧化亚镍的分子式为Ni（OH）2。传统的烧结式镍电极制造方式是以硝酸镍和氢氧化钠为原料，经过多次浸渍，在多孔基板中生成氢氧化镍，然后经洗涤干燥而成。这种制造方式工艺复杂、成本高，且电池比容量低。后采用泡沫镍为基体的涂膏式电极，直接以氢氧化镍为原料，经和浆填充进网孔中，然后经烘干、压片等工序加工成极板，新工艺提高了生产效率并大幅降低了成本。同时氢氧化亚镍的制备技术不断发展，从简单的氢氧化亚镍到现在的表面覆钴球形氢氧化镍，电池性能明显提高，主要体现在电池比能量和比功率性能的大幅提高。

负极活性物质为储氢合金。按照结构不同，常见的储氢合金可分为AB5型、AB2型、A2B型、A2B7型等四种。AB5型合金最早采用的是LaNi5合金，其储氢容量高，可逆性好，但循环过程中会严重粉化，并且成本较高。目前采用混合稀土取代单一的La，制备的储氢合金的比容量可达300mAh/g～320mAh/g。材料性能提高了，而价格则降低了，使镍氢电池实现了实用化。AB2型合金储氢容量高，循环寿命长，但电极表面催化活性差，原材料价格高。A2B型储氢合金目前正处于探索阶段，其储氢容量高，价格便宜，但其吸放氢动力学性差，限制了其在电化学领域的开发。A2B7型合金的开发取得成功，现已开始商业化应用。

镍氢电池在充放电过程中的电化学反应如下。

正极反应式：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e-

负极反应式：M+H2O+e-=MH+OH-

总反应式：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH

从上面的总化学反应式来看，在充放电过程中，只有氢在正负极间转移；水虽参与正负极反应，但在整个反应过程中是平衡的，没有被消耗，即无须补充，所以可以实现电池免维护。

镍氢电池的额定工件电压为1.2V，与镍镉电池相同，低于铅酸电池的2.0V、更低于锂离子电池的3.6V。但镍氢电池由于安全性高，高倍率充放电性能好，使用温度环境广（-40℃～40℃），而且电池易于回收，对环境二次污染少，现大量用于各种类型的混合动力汽车（HEV），如表2-1所示。

表2-1　镍氢动力电池用于不同混动类型汽车

镍氢动力电池除了用于混合动力汽车外，在轨道交通、备用电池、智能家居等领域得到了广泛应用。在新兴的氢燃料电池汽车领域，镍氢动力电池作为辅助动力也有广阔应用前景。

1989年日本松下、东芝、三洋等公司开发出实用的镍氢电池，此后，美国、德国也先后开始了大规模量产。目前，在全球范围内，镍氢电池产品主要由中国和日本企业生产，它们控制着全球供应量的95%以上。