Nikkelimetallihydridiakku

Nikkelimetallihydridiakku (lyh. NiMH tai Ni-MH) on hyvin yleisesti käytössä oleva akkuteknologia. Nikkelimetallihydridiakun toimintaperiaate on hyvin samankaltainen kuin aikaisemmin hyvin suosituissa nikkelikadmiumakuissa (NiCd). Nikkelimetallihydridiakun positiivinen elektrodi on nikkelihydroksidia, kuten nikkelikadmiumakuissakin (NiCd), kun taas negatiivinen elektrodi on vetyä sitova (absorboiva)  metalliseos. Nikkelimetallihydridiakkujen varauskapasiteetti (energian sitomis- ja luovutuskyky) voi olla kaksi, jopa kolmekin kertaa suurempi kuin vastaavan kokoisen nikkelikadmiumakun (NiCd) energiatiheyden lähennellessä litiumioniakkuja.

Sähkökemia 
Nikkelimetallihydridiakun negatiivisella elektrodilla tapahtuva reaktio on
H2O + M + e− OH− + MH,
jossa latausreaktio on vasemmalta oikealle ja purkureaktio oikealta vasemmalle.
Positiivisen elektrodin reaktiossa syntyy nikkelihydroksidia seuraavan reaktion mukaisesti:
Ni(OH)2 + OH− NiO(OH) + H2O + e−.

Kaavoissa (M) ja akun nimessä esiintyvä metalli tarkoittaa useasta metallista valmistettua yhdistettä. Tähän tarkoitukseen on kehitetty useita eri yhdisteitä, mutta ne jakautuvat pääsääntöisesti kahteen kategoriaan. Yleisempi näistä on AB5-seos, jossa A on harvinaisista maametalleista lantaanista (La), cerium (Ce), neodyymi (Nd) ja praseodyymi (Pr) koostuva yhdiste. B taas sisältää nikkeliä, kobolttia (Co), mangaania (Mn) ja/tai alumiinia (Al). Toinen vaihtoehto on AB2, missä A on titaani ja/tai vanadiini ja B zirkonium tai nikkeli, johon on lisätty kromia, kobolttia, rautaa tai mangaania.

Historia ja ominaisuudet 

Ensimmäiset kuluttajakäyttöön tarkoitetut nikkelimetallihydridiakut tulivat markkinoille vuonna 1989. Vuonna 2008 maailmassa oli jo yli kaksi miljoonaa nikkelimetallihydridiakun sisältävää hybridiautoa. 

Nikkelimetallihydridiakun tyypillinen energiatiheys (energiaa painokiloa kohti) vaihtelee 270–360 kJ/kg välillä riippuen akun koosta. Tämä on huomattavasti enemmän kuin nikkelikadmiumakuilla (NiCd) (144–216 kJ/kg) ja on melko lähellä litiumioniakkujen vastaavaa arvoa (360–575 kJ/kg). Myös nikkelimetallihydridiakkujen tilavuuden energiatiheys on huomattavasti suurempi, kuin nikkelikadmiumakuissa, ja lähes yhtä hyvä kuin litiumioniakuissa.
Suurin käyttökohde nikkelimetallihydridiakuille on pienet sähkölaitteet, joiden kaltaisia on voitu käyttää myös nikkelikadmiumakuilla.

Nikkelimetallihydridiakut ovat erittäin yleisiä uudelleen ladattavissa sormiparistoissa (AA tai AAA mitoitetut).

Nikkelimetallihydridiakkujen isoin heikkous on niiden itsepurkautuminen, joka on suhteellisen voimakasta. Tyypillinen nikkelimetallihydridiakku menettää 4 prosenttia varauksestaan päivässä, kun sitä ei käytetä. Tätä varten vuonna 2005 akusta kehitettiin uusi versio, joka purkautuu huomattavasti hitaammin. Esimerkiksi saksalainen Fischer Amps -akkuvalmistaja ilmoittaa itsepurkautumisen olevan 15 prosentin luokkaa per kuukausi.

Öljy-yhtiöt ja NiMH-akut 
Autonvalmistajan General Motorsin kehittäessä EV1 sähköautoa se hankki määräävän omistuksen Ovonics-yhtiön akkuvalmistuksesta ja -kehityksestä saaden samalla haltuunsa ko. yhtiön kehittämän NiMH-akun patentit. NiMH-akkuja oli otettu käyttöön mm. toisen sukupolven EV1:ssä, ja ajomatka oli kasvanut niiden avulla jo yli 200 kilometriin. General Motors myi piakkoin osuutensa Ovonicsista öljy-yhtiö Texacolle. 

Akkuja valmistava Cobasys on väitteiden mukaan kieltäytynyt antamasta suurikokoisia NiMH-akkuja sähköautokäyttöön ja on patentin haltijana estänyt Panasonic yrityksen tuoda maahan sähköautoihin soveltuvia akkuja. Tarkat lisensointiehdot ovat salaisia, mutta yleisen arvion mukaan ”suurikokoisia” NiMH-akkuja saa valmistaa lisenssillä vain hybridiautoihin.

Lähteet

Aiheesta muualla 

 Batteryuniversity.com 
 Batteriesdigest.com 

Akut