鎳氫電池的電極反應(yīng)式
鎳氫電池是以金屬氫化物為負(fù)極，氫氧化鎳電極為正極，氫氧化鉀溶液為電解液，電池的電極反應(yīng)如下：
正極：
充電：Ni（OH）2+OH—NOOH+H2O+e
過(guò)充電：40H—2H2O+O2+4e
放電：NiOOH+H20+e—N（OH）2+OH
過(guò)放電：2H20+2e—H2+2OH
負(fù)極：
充電：M+H2O+e—MH+OH
過(guò)充電：2H20+O2+4e—40H
放電：MH+OH—M+H2O+e
過(guò)放電：H2+2OH—2H20+2e
總電池反應(yīng)：MH+NOOH=M+Ni（OH）2
充電時(shí)，正極上的Ni（OH）2轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH，水分子在貯氫合金負(fù)極M上放電，分解出氫原子吸附在電極表面上形成吸附態(tài)的MHad，再擴(kuò)散到貯氫合內(nèi)部而被吸收形成氫化物MHab。氫在合金中的擴(kuò)散較慢，擴(kuò)散系數(shù)一般都在107~108cm·s1。擴(kuò)散成為充電過(guò)程的控制步驟。
這個(gè)過(guò)程可以表示如下：
M+H20+e—MH2d+ OH
MHad—aMHab
aMHb—β-MH
MHad+ MHa-—2M+H2
MHad+H2O+e—M+H2+OH
在電極充電初期，電極表面的水分子在金屬鎳的催化作用下被還原成氫原子，氫原子吸附在合金的表面上，
形成吸附態(tài)氫原子MH2d。吸附在合金表面上的氫原子擴(kuò)散進(jìn)入合金相中，與合金相形成固溶體a-MHab。
當(dāng)溶解于合金相中的氫原子越來(lái)越多，氫原子將與合金發(fā)生反應(yīng)，形成金屬氫化物βMH。當(dāng)氫原子濃度進(jìn)一步提高時(shí)，將發(fā)生氫原子的復(fù)合脫附或電化學(xué)脫附。
過(guò)充電時(shí)，由于陽(yáng)極上可以氧化的Ni（OH）2都變成了NiOOH（除了活性物質(zhì)內(nèi)部被隔離的N（OH）2之外），這時(shí)OH失去電子形成O2，O2擴(kuò)散到負(fù)極，在貯氫合金的催化作用下得到電子形成OH，也可能與負(fù)極產(chǎn)生的氫氣復(fù)合成水，放出熱量，使電池溫度升高，同時(shí)也降低了電池的內(nèi)壓。負(fù)極上由于貯氫合金已吸飽了氫不能再吸氫，這時(shí)，水分子在負(fù)極上放電形成H2，H2再在貯氫合金的催化作用下與正極滲透過(guò)來(lái)的氧氣復(fù)合成水。
放電時(shí)，NiOOH得到電子轉(zhuǎn)變?yōu)镹i（OH）2，金屬氫，化物（QMH）內(nèi)部的氫原子擴(kuò)散到表面而形成吸附態(tài)的氫原子，再發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成貯氫合金和水。氫原子的擴(kuò)散步驟仍然成為負(fù)極放電過(guò)程的控制步驟。
過(guò)放電時(shí)，正極上可被還原的NiOOH已經(jīng)消耗完了（鎳氫電池一般設(shè)計(jì)為負(fù)極容量過(guò)量），這時(shí)H2O便在鎳電極上還原
正極（鎳電極）：2H20+2e》Hz+2OHT
負(fù)極（貯氫合金電極）：H2+2OH》2H20+2e
這樣氫氣在鎳電極上生成，又在貯氫合金電極上消耗掉。這時(shí)電池的電壓變成“負(fù)”的，即鎳電極電位反而比氫電極電位更負(fù)，所以也稱為反極。
在電池反應(yīng)中，貯氫合金擔(dān)負(fù)著貯氫和電化學(xué)反應(yīng)的雙重任務(wù)。
從上面的過(guò)程可以看出，在過(guò)充和過(guò)放過(guò)程中，由于貯氫合金的催化作用，可以消除產(chǎn)生的O2和H2從而使電池具有耐過(guò)充過(guò)放電能力。但隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，儲(chǔ)氫合金逐漸失去催化能力，電池內(nèi)壓便升高了。為了保證氧的復(fù)合反應(yīng)，消除氧氣壓力，設(shè)計(jì)電池時(shí)，負(fù)極容量過(guò)量，電池容量由正極限制。實(shí)現(xiàn)電池密封時(shí)，才能保證電池的安全。
電池的記憶效應(yīng)概念
記憶效應(yīng)是電池因?yàn)槭褂枚闺姵貎?nèi)容物產(chǎn)生結(jié)晶的一種效應(yīng)。一般只會(huì)發(fā)生在鎳鎘電池，鎳氫電池較少，鋰電池則無(wú)此現(xiàn)象。發(fā)生的原因是由于電池重復(fù)的部分充電與放電不完全所致。會(huì)使電池暫時(shí)性的容量減小，導(dǎo)致使用時(shí)間縮短。
電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式，日久就很難改變這種模式，不能再做大幅度充電或放電。鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。
電池記憶效應(yīng)是指電池的可逆失效，即電池失效后可重新回復(fù)的性能。電池長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后，自動(dòng)保持這一特定的傾向。這個(gè)最早定義在鎳鎘電池，鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應(yīng)，燒結(jié)式電池有記憶效應(yīng)。
鎳氫電池有記憶效應(yīng)嗎
低壓鎳氫電池沒(méi)有記憶效應(yīng)，高壓鎳氫電池和鎳鎘電池相同，都有“記憶效應(yīng)”，鋰離子電池不存在記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)是電池因?yàn)槭褂枚闺姵貎?nèi)容物產(chǎn)生結(jié)晶的一種效應(yīng)。一般只會(huì)發(fā)生在鎳鎘電池，鎳氫電池較少，鋰電池則無(wú)此現(xiàn)象。發(fā)生的原因是由于電池重復(fù)的部分充電與放電不完全所致。會(huì)使電池暫時(shí)性的容量減小，導(dǎo)致使用時(shí)間縮短。
防止鎳鎘電池記憶效應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)將電池使用到?jīng)]電再充電，或在有放電功能的充電器上先行放電。切勿將還有電的電池重復(fù)充電，以避免記憶效應(yīng)的產(chǎn)生。
要將電池完全放電必須將電池待機(jī)放置約24小時(shí)，完全放電后，再充飽電，如此多次循環(huán)，即可恢復(fù)電池容量，除非電池已損壞。然而要避免此一現(xiàn)象產(chǎn)生，還是建議消費(fèi)者選擇鎳氫電池或鋰電池。
與鋰電池一樣，鎳氫電池也需要電池管理系統(tǒng)，不過(guò)其更注重電池的充放電管理。之所以存在這樣的區(qū)別，主要是源于鎳氫電池具有“記憶效應(yīng)”，即電池在循環(huán)充放電過(guò)程中容量會(huì)出現(xiàn)衰減，而過(guò)度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗。因此對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，鎳氫電池控制系統(tǒng)在設(shè)定上都會(huì)主動(dòng)避免過(guò)度充放電，如將電池的充放電區(qū)間人為控制在總?cè)萘康囊欢ò俜直确秶鷥?nèi)，以降低容量衰減速度。