前言

自人类完成第三次工业革命，进入电气时代以来，电能已经被人类开发和利用到极致，而电池作为储电产品也在此间展现出了极大的潜力，被运用到各式各样的场景之中。其中镍氢电池由于对环境友好，且记忆属性较低，至今仍被许多细分领域青睐，今天我们就来详细介绍下，镍氢电池这种电池种类。

电池分类

电池的分类方式有很种，按照外形可以分为圆柱、方形、软包这三种。按照电芯材质则可以分为锂离子电池、钠离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池、碱性电池等。

镍氢电池定义

镍氢电池（Nickel-Metal Hydride，简称NiMH）是一种可充电电池，它使用镍氢氧化物作为正极材料，氢储存合金作为负极材料，以及碱性电解质（通常是氢氧化钾溶液）作为电化学反应的介质。镍氢电池属于二次电池，即可以反复充放电使用。

历史与发展

镍氢电池的发明者和时间

镍氢电池的发明归功于储氢合金的发现，这种材料在20世纪60年代末被发现。然而，具体到镍氢电池的发明者，根据搜索结果，Stanford Ovshinsky是MH-Ni电池的发明者，他在1976年发明了这种电池。Stanford Ovshinsky因此被誉为“现代爱迪生”，他的发明对电池技术产生了深远的影响。

技术演进和改进历程

镍氢电池技术自20世纪70年代首次开发以来，经历了不断的演进和改进。以下是镍氢电池技术演进和改进历程的概述：

初始发展阶段

镍氢电池的诞生归功于储氢合金的发现，这种材料在20世纪60年代末被发现。1976年，飞利浦研究中心的科学家发明了MH-Ni电池。

研究和产业化

1983年，中国开始研究MH-Ni电池，并在1989年将MH-Ni电池研究列入国家高技术研究发展计划（八六三计划）。在八六三计划的支持下，中国科研人员攻克了储氢合金制备等关键技术，并取得了一系列创新性成果。

技术突破

镍氢电池技术在安全性、循环寿命和环境友好性方面取得了显著进步。镍氢电池使用更为环保且无毒的材料，大幅降低了对环境的污染。镍氢电池的循环寿命可达3000次，甚至在浅充浅放状态下可超过10000次。

性能提升

近年来，通过材料创新和电池设计优化，镍氢电池的性能得到了进一步提升。例如，开发了具有超长循环寿命的储氢合金，其循环寿命是商用合金的三倍。

应用拓展

镍氢电池已在混合动力汽车、轨道交通、航空航天等场景广泛实现了量产应用。丰田的“双极性镍氢电池”已在日本全新一代AQUA混合动力汽车实现商用，显示出镍氢电池性能具备大幅提升空间。

工作原理

结构

镍氢电池的基本结构由以下几个关键部分组成：

正极：通常采用氢化镍（NiOOH），在充电过程中，氢化镍通过电解液中的氢离子脱氢，形成氢氧化镍，并释放出电子。

负极：由金属氢化物（MH）构成，也称作储氢合金。在放电时，负极金属氢化物释放氢气，氢气中的氢离子与正极的氢氧化镍发生反应，生成水，并吸收外界电子来实现电能的释放。

电解液：镍氢电池使用的是碱性电解液，通常是氢氧化钾溶液。电解液在电池内部提供离子的传导介质，使得电池的化学反应得以进行。

隔膜：隔膜材料位于正负极之间，其主要作用是防止正负极材料直接接触导致短路，同时允许离子通过以完成电化学反应。

电池外壳：镍氢电池的外壳起到保护内部组件的作用，同时为电池提供物理结构上的稳定性。

化学反应

镍氢电池的工作原理基于正负极之间的氧化还原反应。下面列出目前主流使用的四种可充电池化学反应式:

1/6LaNi5H6+NiO0H = 1/6LaN+Ni(OH)2 电池标称电压：1.2V（镍氢电池）

Cd+2NiOOH +2H2O = Cd（oH）2 + 2Ni(OH)2 电池标称电压：1.2V（镍镉电池）

LixCoO2 + C6 = Li1*Co02+lixC6 电池标称电压：36V（锂离子电池）

Pb+PbO2 + 4H+ + 2SO42- = 2PbS04 + 2H2O 电池标称电压：2.0V（铅酸电池）

镍氢电池的工作原理基于正负极之间的氧化还原反应。在充电时，正极的Ni(OH)2和OH-反应生成NiOOH和H2O，同时释放出电子；负极则吸附氢气形成MHab和OH-。放电时，这些反应是可逆的，MHab释放H+，H+和OH-生成H2O和e-，NiOOH、H2O和e-重新生成Ni(OH)2和OH-。镍氢电池的标准电动势为1.319V。

电池电压属性

镍氢电池（NiMH）的开路电压、工作电压、截止电压是描述电池性能的三个重要参数：

开路电压（Open Circuit Voltage, OCV）

开路电压也称标称电压，是指电池在没有负载（即电路完全开放）时的电压。对于镍氢电池，开路电压是电池在完全充电且未进行放电时的电压。镍氢电池的开路电压通常在1.35伏左右，但这个值可能会因为电池的制造工艺、材料以及电池的充电状态而有所不同。例如，一个全新的、未经过使用和充放电循环的镍氢电池可能会有一个稍高的开路电压。

工作电压（Operating Voltage）

工作电压是指电池在实际使用中，即在负载下工作的电压。当电池开始放电，提供电能给外部设备时，由于内阻和电池化学反应的损耗，工作电压会低于开路电压。镍氢电池在放电过程中的工作电压会随着电量的减少而逐渐下降。在放电初期，工作电压可能接近开路电压，但随着放电的进行，电压会逐渐降低，直到接近电池的截止电压，此时电池需要重新充电。

工作电压的范围取决于电池的放电率和负载特性。例如，如果电池以较低的放电率放电，工作电压可能保持在一个较高的水平；而如果电池以较高的放电率放电，工作电压会下降得更快。

截止电压（Cut-off Voltage）：

截止电压是电池放电时的最低工作电压，当电池电压降至此值时，电池应停止放电以避免过度放电，这可能会损害电池的性能和寿命。对于镍氢电池，截止电压通常设定在1.0伏左右。

主要特点

镍氢电池具备高能量密度、循环寿命长，记忆效应低和自放电率低等特点，使得它在一些领域有较好的应用价值。

高能量密度

镍氢电池的能量密度通常在100-140 Wh/kg（瓦时/千克）之间，这使得它们在相同体积下能够提供比镍镉（NiCd）电池更多的电能。

长循环寿命

镍氢电池的循环寿命通常在500至1000次之间，这意味着它们可以在完全充放电的情况下使用相同次数而不会显著降低性能。超过一半的锂离子电池循环次数。

记忆效应低

镍氢电池之所以记忆效应低，主要是因为其正极材料氢氧化镍和负极储氢合金在充放电过程中的化学反应稳定，减少了析晶现象。此外，电池的低自放电率和电池管理系统的优化作用也有助于降低记忆效应，使得镍氢电池在多次充放电后仍能保持较好的性能。

自放电率低

镍氢电池之所以自放电率低，主要是因为其储氢合金负极材料的化学稳定性强，与环境反应性低，加之电池结构密封性好，内部电解液和隔膜设计有效减少了副反应，从而显著降低了能量损耗。这些因素共同作用，使镍氢电池即使长时间闲置也能保持较高电量。

应用领域

镍氢电池的应用领域十分广泛，包含消费电子产品、电动工具、玩具、医疗设备、航空航天及军事领域。

消费电子产品

镍氢电池在电子设备中应用广泛。它们为移动电话、数码相机和便携式音频视频设备提供持久电力，满足高放电率需求，保证设备稳定运行。

在笔记本电脑和平板电脑领域，镍氢电池虽不如锂离子电池普及，但某些型号因其快速更换优势而被选用。

此外，镍氢电池在医疗监测器、电动工具、玩具模型以及应急照明设备中也发挥着重要作用，它们的可靠性和安全性在这些应用中至关重要。

电动工具和玩具

镍氢电池以其出色的高放电率和长循环寿命满足这些设备对动力的严格要求。在电动工具中，镍氢电池能够提供稳定而强大的能量输出，无论是电钻、螺丝刀还是割草机，都能保证工具在高强度使用下的持续运行，同时减少维护成本。

对于遥控玩具和电子游戏设备，镍氢电池则提供了快速响应和长使用时间，让孩子们能够享受更长时间的娱乐体验，而不必频繁更换电池。这些应用充分利用了镍氢电池的环保特性和低自放电率，即使长时间不使用，也能保持较佳的电量状态。

航空航天和军事领域

镍氢电池以其卓越的安全性和长循环寿命，在军事和航天领域发挥着至关重要的作用。在军事应用中，它们为通信设备、导航系统和便携式电子设备提供稳定电力，同时在极端环境下保持性能稳定。

航天领域中，镍氢电池常用于卫星和宇宙飞船，支持关键的电子系统和仪器运行，其高能量密度和低自放电率保证了长期任务的能源需求。这些电池的环境适应性和可靠性，使其成为保障任务成功的关键能源解决方案。

主要品牌

Eneloop爱乐普

Eneloop爱乐普是松下公司推出的环保型低自放电镍氢(NiMH)可充电电池品牌，以其超低的自放电率和长循环寿命著称。这些电池即使长时间存储也能保持较高电量，提供多种容量选项以满足不同设备需求。Eneloop电池支持快速充电，且由于其高循环次数，减少了频繁更换电池的需求，降低了长期成本

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Energizer 劲量

Energizer劲量是全球知名的电池品牌，其镍氢(NiMH)电池以其高性能和可靠性广受用户信赖。劲量镍氢电池提供高容量选项，适合需要持续稳定电力的设备使用。它们支持快速充电，且具备较长的循环寿命，意味着电池可以经历多次充放电过程，减少了长期内的电池更换频率和相关成本。此外，劲量镍氢电池的兼容性强，适用于各种类型的电子产品，从简单的遥控器到复杂的摄影设备，是日常使用和专业应用的可靠能源选择。

Duracell 金霸王

金霸王国际公司是世界上制造和销售高效碱性电池的领先企业。其生产的镍氢电池性能也十分优秀，目前金霸王生产的镍氢电池共7号、5号两款，其中AA（5号）电池标称容量900mAh，两小时充电可持续4小时使用，具备高续航特性。

GP 超霸

GP超霸电池是金山科技旗下的香港著名电池品牌，该司已有50多年历史，超霸电池目前远销全球，目前有多种容量规格，其生产的镍氢电池容量高达2600mAh，循环次数500次。自放电低，使用时间极长。

电池交易网总结

镍氢电池（NiMH）作为一种成熟高效的可充电电池技术，以其环保、低记忆效应、长循环寿命和低自放电率等优势，在多个领域发挥着重要作用。从消费电子到工业应用，再到航空航天和军事设备，镍氢电池的应用范围广泛，为各种设备提供了稳定而持久的电力支持。随着技术的不断进步，镍氢电池在提升能量密度、安全性和环境适应性方面取得了显著成果，进一步巩固了其在现代电气时代的重要地位。

市场上的主要镍氢电池品牌如Eneloop爱乐普、Energizer劲量、Duracell金霸王和GP超霸等，以其高性能、可靠性和创新性，为用户提供了多样化的选择。这些品牌不断推动镍氢电池技术的发展，满足日益增长的能源需求，同时也为推动可持续能源解决方案做出了贡献。随着全球对环保和高效能源的重视，镍氢电池及其制造商预计将在未来继续扮演关键角色。

科普：什么是镍氢电池

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