导言
可充电电池为您的许多日常设备提供能量。从照相机到混合动力汽车，您拥有的每台设备都在使用可充电电池。消费者最常用的充电电池叫做镍氢电池（NiMH）。镍氢电池以用途广泛而著称，是一种可靠的电源。标准的镍氢电池由一个用镍制成的正极和一个用可吸收氢气的合金制成的负极组成，氢氧化钾（KOH）电解液将这两个电极隔开。每个电池产生的电压约为 1.2 伏，这是标准电压；因此，用户通常会将多个电池串联或并联使用，以根据需要提高电池的总电压或容量。随着时间的推移，镍氢（NiMH）技术已经取代了镍镉（NiCd）电池在许多领域的主导地位，因为镍氢（NiMH）技术比镍镉（NiCd）电池具有更高的能量密度，而且不含有毒的镉。因此，镍氢电池为许多类型的消费电子产品提供了更清洁的能源和更长的使用寿命。.
原理与结构
图 1 显示了镍氢电池的简单结构，正极、负极、隔膜和电解液呈圆柱形排列。这种图形设计有助于阐明电化学装置如何作为一个密封的可充电系统共同发挥作用。.
镍氢电池的工作原理依赖于氢氧化镍正极和金属氢化物负极之间的可逆电化学反应。放电时，氢氧化镍（NiOOH 型）正极被还原成氢氧化镍（Ni(OH)₂），金属氢化物释放出中性氢原子，这些氢原子被氧化成电子。这些电子随后流经外电路，为设备提供能量。碱性电解液中的氢氧根离子（OH-）则保持电极的电荷分离。在充电过程中，这些反应会发生逆转：电能在阴极推动形成氧化性更高的氢氧化镍相，而氢则在阳极被重新吸收到合金中。这种可逆过程使镍氢电池在多次充放电循环中保持稳定的电压曲线。.
图 1：镍氢电池的基本结构
优势和局限
镍氢电池有许多优点，与镍镉电池相比，能量密度更高，对高耗电设备的功率输出也很可观，具有生态安全性和长期可重复使用性。不过，它们也有一些局限性，如长时间自放电、快速充电时的效能损失以及更复杂的充电要求。由于电池化学成分不同，镍氢电池在充满电后不会出现明显的电压高点，因此需要采用智能充电技术来防止过充和过热。.
表 1：镍氢电池的优势和局限性比较
| 特点 | 优势 | 局限性 |
| 能量密度 | 高于镍镉，中等 | 低于锂离子电池 |
| 环境影响 | 无有毒镉 | 需要妥善处理 |
| 充电/放电 | 可重复使用，可处理大电流 | 快速充电时的自放电和效率损失 |
| 充电方法 | 可使用 CC 或涓流 | 需要 -ΔV 或温度检测才能充满电 |
充电方法和最佳实践
镍氢电池的充电必须严格控制，以确保使用寿命和安全运行。不能像一次性电池那样使用简单的恒压充电器充电。专用的镍氢充电器会监控充电过程，并考虑各种信号，包括电压变化、温度升高或经过的时间，以估计充电水平和充电过程的结束。该领域的一个著名程序是负 delta-V (-ΔV) 检测，即充电器检测电池达到满容量后电压的微小下降。与温度相关的方法（ΔT 或 ΔT/dt）也被广泛应用，因为镍氢电池在接近完全充电时温度会显著升高。有些充电器使用涓流充电，即持续少量充电，以维持接近满电状态，并补偿自然自放电，或使用负充电，即逆转高速放电时损失的电量。.
图 2 显示了典型的镍氢电池充电曲线，从中可以看出这些影响。图中显示了恒流充电过程中电压的逐步上升、满充时电压的小幅下降（-ΔV）以及同时出现的温度上升。这个直观的曲线很好地解释了为什么现在先进的充电器采用多种检测方法来防止过充、过热和过早老化。.
图 2： 镍氢充电曲线
为了保证充电安全，表 2 总结了常见的充电终止方法及其优缺点。这些方法包括 -ΔV 检测、温度感应控制、定时切断和涓流维护模式，每种方法都适用于不同的充电速率和电池尺寸。.
表 2：镍氢电池的主要充电方法
| 充电方法 | 说明 | 优点 | 缺点 |
| ΔV 检测 | 当电压达到峰值然后略有下降时停止充电 | 精确的满电 | 对温度变化敏感 |
| 温度传感 (ΔT) | 当温度急剧上升接近满电时停止充电 | 防止过热 | 需要精确的传感器 |
| 基于计时器 | 预设时间后停止充电 | 简单实施 | 少收/多收费用的风险 |
| 涓流/维护 | 应用小电流抵消自放电 | 保持电池随时可用 | 不适合快速充电 |
镍氢电池的应用
镍氢电池常用于家用电子产品中，例如 AA/AAA 充电电池 它们可用于照相机、遥控器、玩具和手电筒。它们还可用于需要突发性电流的高耗电设备、备用应急系统，以及混合动力电动汽车。它们兼顾了容量、可靠性和环保性，因此适用于许多便携式和固定式电源应用。.
结论
镍氢电池是一种可靠、环保的充电电池。了解镍氢电池的化学结构、充电行为和实际限制对最大限度地提高效率和延长使用寿命至关重要。正确的充电技术包括监控电压、温度和时间，可确保安全操作，并有助于防止过度充电，从而使镍氢电池成为广泛应用的通用解决方案。有关电池技术和相关解决方案的更多信息，请访问 Sinexcel-RE.
常见问题
- 什么是镍氢电池？
一种使用镍和金属氢化物化学成分的可充电电池，能量高于镍镉电池。. - 它是如何工作的？
充电时将氢储存在阳极中，放电时以电的形式释放出来。. - 为什么镍氢电池会自放电？
随着时间的推移，它们会自然失去电量；低自放电（LSD）类型可减少这种情况。. - 镍氢电池应如何充电？
使用带 -ΔV 或温度切断功能的智能充电器，以防止过度充电。. - 什么是负 Delta-V (-ΔV)？
小幅电压下降表示电池已充满；此时充电器停止充电。. - 镍氢电池可以替代碱性电池吗？
是的，尤其是在高排水设备中。它们可重复使用，性能稳定。. - 镍氢电池安全吗？
是的，如果使用正确的充电器并且没有过度充电的话。. - 在哪里使用？
AA/AAA 电池、摄像头、遥控器、应急系统和混合动力汽车。.
