导读:本文主要介绍镍氢电池原理及其优点。
镍氢电池以其比容量高、无记忆效应、耐过充放电性能强以及对环境友好等优异性能,倍受人们的青睐,被誉为21世纪绿色环保电池。
镍氢电池的正极主要活性物质是Ni(OH)2,负极是储氢合金,电解液是氢氧化钾与氢氧化钠的混合溶液。
镍氢电池的电极反应
正极:Ni(OH)2 + OH- →(←)NiOOH + H2O +e- φ(标准电极电位)= +0.49V
负极:M + H2O + e- →(←) MH + OH-φ(标准电极电位)= -0.829V
总反应:Ni(OH)2 + M→(←)NiOOH + MH
从上面的反应方程式中可以看出,充放电过程中发生的电化学反应,均属于固相转变机制,过程中不发生任何中间态的可溶性金属离子,也无电解液组成的消耗和生产,所以镍氢电池的充放电态内阻相差不大。
镍氢电池过充过放反应
1、过充电
正极:4OH- → 2H2O+O2 +4e
负极: 2H2O+O2+4e → 4OH-
2、过放电
正极:2H2O+2e → H2 +2OH-
负极:H2+2OH- → 2H2O+2e
在过充和过放电过程中,由于储氢合金粉的催化作用,可以消耗正极产生的氧气和氢气,从而使镍氢电池具有耐过充过放电的能力。
在充电末期和过充电时,正极上析出的O2可以通过隔膜扩散到负极表面与氢复合,还原为H2O和OH-进入电解液,从而避免或减轻了电池内部压力积累升高的现象。否则,在电池过充时,MH电极又会产生大量氢气,造成电池内压上升;而在过放电时,正极上析出的H2通过隔膜扩散到负极表面可以被MH迅速吸收,否则,在电池过放电时,MH电极上会析出O2,从而使MH合金被氧化。