氢电池材料

镍氢电池(NiMH)是由镍镉电池(NiCd battery)改良而来的,其以能吸收氢的金属代替镉(Cd)。它以相同的价格提供比镍镉电池更高的电容量、比较不明显的记忆效应、以及比较低的环境污染(不含有毒的镉)。它被称为是最环保的电池。但是与锂离子电池比较时,却有比较高的记忆效应,以及较高的自我放电反应。镍氢电池比碳性或碱性电池有更大的输出电流,相对地更适合用于高耗电产品,某些型号甚至比镍镉电池有更大输出电流。

现时一般镍氢电池的容量已高于碱性电池(以体积计),以AA电池为例,镍氢电池标示容量可达2900mAh(微安培-小时,中国大陆普遍称mAh为“毫安时”),而碱性电池只有~2100mAh,当然也远高于镍镉电池的1100mAh,但仍未及得上锂离子电池。 近年推出的低自放电镍氢电池容量较低,约与碱性电池相若。

化学原理

镍氢电池中的“金属”部分实际上是金属互化物。许多种类的金属互化物都已被运用在镍氢电池的制造上,它们主要分为两大类。最常见的是AB5一类,A是稀土元素的混合物(或者)再加上钛(Ti);B则是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn),(或者)还有铝(Al)。而一些高容量电池的“含多种成分”的电极则主要由AB2构成,这里的A则是钛(Ti)或者钒(V),B则是锆(Zr)或镍(Ni),再加上一些铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和(或)锰(Mn)。

所有这些化合物扮演的都是相同的角色:可逆地形成金属氢化物。电池充电时,氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被释放出来,由这些化合物将它吸收,避免形成氢气(H2),以保持电池内部的压力和体积。当电池放电时,这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。

特性

电压 = 1.2V

能量∕重量 = 30-80 Wh/kg (瓦特小时/千克) 即 108-880kJ/kg (千焦耳/千克)

能量∕体积 = 140-300 Wh/L (瓦特小时/升)即 504-1188kJ/kg (千焦耳/千克)

自放电率 = 一般为每月 30%,低自放电型号为每年15-30%

充放电循环次数 = 500 -1000次