一、鎳基蓄電池
    鎳基蓄電池是指用氫氧化亞鎳作正極活性物質(zhì)的堿性蓄電池。所謂堿性蓄電池，是指以氫氧化鉀（KOH），氫氧化鈉（NaOH）水溶液作為電解質(zhì)的蓄電池。堿性蓄電池有鎳鐵、鎳鎘、鎳氫、鋅銀等，堿性蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高、自放電小、儲存性能較好、可制作成密閉蓄電池、易于實(shí)現(xiàn)小型化。目前在電動汽車上使用的鎳基蓄電池主要有鎳鎘（Ni-Cd）蓄電池、鎳鋅（Ni-Zn）蓄電池和鎳氫（Ni-MH）蓄電池等。鎳鎘蓄電池和鉛酸蓄電池相比，比能量能夠達(dá)到55W·h/kg，比功率能夠達(dá)到200W/kg，循環(huán)壽命可達(dá)到2000次，而且可以快速充電，雖說其價格為鉛酸蓄電池的4~5倍，但由于其在比能量和使用壽命方面的優(yōu)勢，因此其長期的實(shí)際使用成本并不高。但由于其含有重金屬鎘，在使用中不注意回收的話，就會造成環(huán)境污染，目前許多發(fā)達(dá)國家都已限制發(fā)展和使用鎳鎘蓄電池。而鎳氫蓄電池則是一種綠色鎳金屬電池，它的正負(fù)極分別為鎳氫氧化物和儲氫合金材料，不存在重金屬污染問題，且其在工作過程中不會出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象，蓄電池可以實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)。鎳氫蓄電池在比能量、比功率及循環(huán)壽命等方面都比鎳鎘蓄電池有所提高，使用鎳氫蓄電池的電動汽車一次充電后的續(xù)駛里程曾經(jīng)達(dá)到600km，目前在歐美已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和使用。就其工作原理和特點(diǎn)而言，鎳氫蓄電池是適合電動汽車使用的，已被列為近期和中期電動汽車用首選動力電池，但其還存在價格太高，均勻性較差（特別是在高速率、深放電下蓄電池之間的容量和電壓差較大），自放電率較高，性能水平和現(xiàn)實(shí)要求還有差距等問題，這些問題都影響著鎳氫蓄電池在電動汽車上的廣泛使用。
    鎳氫（Ni-MH）蓄電池是鎳鎘（Ni-Cd）蓄電池的新發(fā)展，是目前人們看好的第二代蓄電池之一，是取代鎳鎘蓄電池的產(chǎn)品，當(dāng)然也是取代鉛酸蓄電池的產(chǎn)品。鎳氫動力蓄電池剛剛進(jìn)入成熟期，是目前電動汽車所用動力電池體系中唯一被實(shí)際驗(yàn)證并被商業(yè)化、規(guī)模化的動力電池體系，全球已經(jīng)批量生產(chǎn)的混合動力汽車一般采用鎳氫動力電池體系。
    1. 鎳氫（Ni-MH）蓄電池的結(jié)構(gòu)和類型
    鎳氫（Ni-MH）蓄電池可以分為方形和圓形，如圖36、圖37所示。鎳氫蓄電池主要由正極、負(fù)極、極板、隔板、電解液等組成。隔板采用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。為了防止充電過程后期蓄電池內(nèi)壓過高，蓄電池中裝有防爆裝置。



    2. 鎳氫（Ni-MH）蓄電池工作原理
    鎳氫蓄電池正極活性物質(zhì)采用氫氧化亞鎳，負(fù)極活性物質(zhì)為儲氫合金，電解液為氫氧化鉀溶液，電池充電時，正極的氫進(jìn)入負(fù)極儲氫合金中，放電時過程正好相反。充電時，負(fù)極析出氫氣，儲存在容器中，正極由氫氧化亞鎳變成羥基氧化鎳（NiOOH）和H2O；放電時氫氣在負(fù)極上被消耗掉，正極由羥基氧化鎳變成氫氧化亞鎳。
    蓄電池過量充電時，正極板析出氧氣，負(fù)極板析出氫氣。由于有催化劑的氫電極面積大，而且氫氣能夠隨時擴(kuò)散到氫電極表面，因此，氫氣和氧氣能夠很容易在蓄電池內(nèi)部再化合生成水，使容器內(nèi)的氣體壓力保持不變，這種再化合的速率很快，可以有效控制蓄電池內(nèi)部氧氣的濃度。
鎳氫蓄電池的反應(yīng)與鎳鎘蓄電池相似，只是負(fù)極充放電過程中生成物不同，鎳氫蓄電池也可以做成密封型結(jié)構(gòu)。鎳氫蓄電池的電解液多采用KOH水溶液，并加入少量的LiOH。鎳氫（Ni-MH）蓄電池化學(xué)反應(yīng)式為：
          正極          負(fù)極         正極        負(fù)極

    3. 鎳氫（Ni-MH）蓄電池的失效模式
（1）正極衰退  鎳氫（Ni-MH）蓄電池正極一般是氫氧化亞鎳。正極失效（變形、老化和膨脹）的原因一般認(rèn)為是過充電時形成y-NiOOH造成的。研究表明，電極的變形、老化、化、膨脹都與y-NiOOH的形成密切相關(guān)。氫氧化亞鎳電極除自身的膨脹引起失效外，負(fù)極的腐蝕對正極也造成一定的影響。MH電極中一些活潑元素在堿性電解液中發(fā)生腐蝕反應(yīng)，其中Mn、A1最易發(fā)生腐蝕，特別是A1被腐蝕后，通過隔膜沉積在正極中，形成a-Ni（OH）2，從而降低了正極的放電容量。Mn、CO腐蝕后沉積在隔膜上形成“CO橋”“Mn橋”，造成蓄電池短路失效。
（2）負(fù)極衰退  MH電極衰退機(jī)鋰比較復(fù)雜，一般認(rèn)為是負(fù)極活性物質(zhì)的粉化和氧化。LaNi5衰退在于LaNi5與電解質(zhì)接觸時表面生成了1：5摩爾量的La（OH）3和Ni（OH）2氧化膜，吸氫后體積膨脹，使表面氧化膜破裂，即氧化-破裂機(jī)鋰；LaNi5電極在循環(huán)充放電過程中不斷地粉化，因此，電極不斷地遭受氧化，最終失效，即粉化-氧化機(jī)鋰。
（3）內(nèi)壓升高  Ni-MH蓄電池極板衰退伴隨著蓄電池內(nèi)壓升高，內(nèi)阻增大。蓄電池充放電時內(nèi)壓升高的根本原因在于正極連續(xù)的析氧反應(yīng)未能及時消除，此時負(fù)極亦將出現(xiàn)析氫過程。
（4）阻抗升高  蓄電池阻抗包括溶液電阻、反應(yīng)阻抗、擴(kuò)散阻抗與界面容抗。MH電極的衰退是由于接觸電阻（電極活性物質(zhì)與集流體之間，活性物質(zhì)顆粒之間）和電化學(xué)反應(yīng)阻抗增加。接觸電阻的增加可通過對材料進(jìn)行表面包覆而得到抑制。Ni-M H蓄電池失效分兩步：首先是由于隔膜中電解液變干，溶液電阻增加，從而使蓄電池性能下降，這種早期衰退變化是能夠通過重新注堿而得到恢復(fù)；其次，電極表面失活使反應(yīng)阻抗增加，從而引起電壓特性和容量下降，這種衰退變化是不可逆的。研究中發(fā)現(xiàn)大部分蓄電池的早期失效都是由于電解液干涸而引起的。電解液干涸的原因有：由于材料粉化，電極膨脹，而使電解液重新分配，導(dǎo)致隔膜變干；由于材料氧化消耗一部分電解液，由于蓄電池內(nèi)壓過高，使安全閥打開，電解液泄漏。總之，Ni-MH蓄電池內(nèi)壓升高，電阻增大都是由于電極退化造成的。

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