2.1　鎳氫動力電池

鎳氫動力電池是一種可反復充放電的二次電池，是20世紀90年代發展起來的取代傳統鎳鎘電池的新型綠色電池。采用鎳的氧化物作為正極活性物質、儲氫合金作為負極活性物質，并采用主要成分為KOH的水溶液作為電解液，具有安全性好、功率性能好、循環壽命長、無污染等特點。

鎳氫電池正極活性物質氫氧化亞鎳的分子式為Ni（OH）2。傳統的燒結式鎳電極制造方式是以硝酸鎳和氫氧化鈉為原料，經過多次浸漬，在多孔基板中生成氫氧化鎳，然后經洗滌干燥而成。這種制造方式工藝復雜、成本高，且電池比容量低。后采用泡沫鎳為基體的涂膏式電極，直接以氫氧化鎳為原料，經和漿填充進網孔中，然后經烘干、壓片等工序加工成極板，新工藝提高了生產效率并大幅降低了成本。同時氫氧化亞鎳的制備技術不斷發展，從簡單的氫氧化亞鎳到現在的表面覆鈷球形氫氧化鎳，電池性能明顯提高，主要體現在電池比能量和比功率性能的大幅提高。

負極活性物質為儲氫合金。按照結構不同，常見的儲氫合金可分為AB5型、AB2型、A2B型、A2B7型等四種。AB5型合金最早采用的是LaNi5合金，其儲氫容量高，可逆性好，但循環過程中會嚴重粉化，并且成本較高。目前采用混合稀土取代單一的La，制備的儲氫合金的比容量可達300mAh/g～320mAh/g。材料性能提高了，而價格則降低了，使鎳氫電池實現了實用化。AB2型合金儲氫容量高，循環壽命長，但電極表面催化活性差，原材料價格高。A2B型儲氫合金目前正處于探索階段，其儲氫容量高，價格便宜，但其吸放氫動力學性差，限制了其在電化學領域的開發。A2B7型合金的開發取得成功，現已開始商業化應用。

鎳氫電池在充放電過程中的電化學反應如下。

正極反應式：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e-

負極反應式：M+H2O+e-=MH+OH-

總反應式：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH

從上面的總化學反應式來看，在充放電過程中，只有氫在正負極間轉移；水雖參與正負極反應，但在整個反應過程中是平衡的，沒有被消耗，即無須補充，所以可以實現電池免維護。

鎳氫電池的額定工件電壓為1.2V，與鎳鎘電池相同，低于鉛酸電池的2.0V、更低于鋰離子電池的3.6V。但鎳氫電池由于安全性高，高倍率充放電性能好，使用溫度環境廣（-40℃～40℃），而且電池易于回收，對環境二次污染少，現大量用于各種類型的混合動力汽車（HEV），如表2-1所示。

鎳氫動力電池除了用于混合動力汽車外，在軌道交通、備用電池、智能家居等領域得到了廣泛應用。在新興的氫燃料電池汽車領域，鎳氫動力電池作為輔助動力也有廣闊應用前景。

1989年日本松下、東芝、三洋等公司開發出實用的鎳氫電池，此后，美國、德國也先后開始了大規模量產。目前，在全球范圍內，鎳氫電池產品主要由中國和日本企業生產，它們控制著全球供應量的95%以上。