（二）镍氢蓄电池的工作原理

镍氢蓄电池是20世纪90年代发展起来的一种蓄电池。它的正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由储氢合金制成，是一种碱性蓄电池，如图2-17所示。

1. 镍氢蓄电池的工作原理

镍氢蓄电池主要应用于混合动力汽车，其“金属”部分实际上是金属氢化物。

镍氢蓄电池和同体积的镍镉蓄电池相比，容量增加一倍，充放电循环寿命更长，并且无记忆效应。镍氢蓄电池正极的活性物质为NiOOH（放电时）和Ni（OH） ₂ （充电时），负极板的活性物质为H ₂ （放电时）和H ₂ O（充电时），电解液采用30%的氢氧化钾（KOH）溶液，充放电时的电化学反应如下：

从方程式可见：充电时，负极析出氢气，储存在容器中，正极由氢氧化亚镍变成羟基氧化镍（NiOOH）和H ₂ O；放电时，氢气在负极上被消耗掉，正极由羟基氧化镍变成氢氧化亚镍。

过量充电时的电化学反应：

正极反应：4OH ^- -4e→O ₂ +2H ₂ O

负极反应：2H ₂ O+2e→H ₂ +2OH ^-

总反应：2H ₂ O→2H ₂ +O ₂

再化合：2H ₂ +O ₂ →2H ₂ O

从方程式看出，蓄电池过量充电时，正极板析出氧气，负极板析出氢气。有催化剂的负极面积大，氢气能够随时扩散到负极表面，因此，氢气和氧气能够很容易地在蓄电池内部再化合生成水，使容器内的气体压力保持不变，这种再化合的速率很快，可以使蓄电池内部氧气的浓度不超过千分之几。

从以上各反应式可以看出，镍氢蓄电池的反应与镍镉蓄电池相似，只是负极充放电过程中生成物不同，从后两个反应式可以看出，镍氢酸电池也可以做成密封型结构。镍氢酸电池的电解液多采用KOH水溶液，并加入少量的LiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。为了防止充电过程后期电池内压过高，电池中装有防爆装置。

镍氢蓄电池（图2-18）具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染、耐过充过放、无记忆效应、使用温度范围大、安全可靠等特点，被誉为“绿色电源”。

2. 镍氢蓄电池的应用

大功率的镍氢蓄电池也使用在油电混合动力车辆中，最佳的例子就是丰田普锐斯，该车使用了特别的充放电程序，使电池充放电寿命可足够车辆使用10年，如图2-19所示。

普锐斯采用的是288V、6.5A·h的镍氢动力蓄电池。该电池组可以通过发电机和电动机实现充放电，且输出功率大、重量轻、寿命长、耐久性好。丰田凯美瑞混合动力型也采用了镍氢蓄电池组。

从目前车用电池的发展来看，镍氢蓄电池已经规模化生产，性能稳定，其质量比、体积比功率、使用寿命和重复充放电次数方面均已达到美国先进电池联合会（USABC）的性能指标。其容量大、体积质量小的优点正符合现代电动汽车的要求，如图2-20所示。