鎳氫電池（Nickel-Metal Hydride，簡稱NiMH）是一種可充電的電池，其正極材料為氫儲存合金，負極材料為金屬鎳。鎳氫電池具有較高的能量密度、較低的自放電率和較好的循環壽命等優點，被廣泛應用于便攜式電子產品、電動工具、醫療設備等領域。

一、鎳氫電池的額定電壓

鎳氫電池的額定電壓通常為1.2V。這是因為鎳氫電池的正極材料為氫儲存合金，負極材料為金屬鎳，其化學反應產生的電壓為1.2V。然而，實際應用中，鎳氫電池的電壓會因電池的充放電狀態、溫度、負載等因素而有所不同。以下是鎳氫電池在不同狀態下的電壓范圍：

• 充電狀態 ：在充電過程中，鎳氫電池的電壓會逐漸升高，當電池充滿電時，其電壓通常在1.4V至1.5V之間。
• 放電狀態 ：在放電過程中，鎳氫電池的電壓會逐漸降低，當電池放完電時，其電壓通常在1.0V至1.1V之間。
• 儲存狀態 ：在儲存過程中，鎳氫電池的電壓會因自放電而逐漸降低，通常在1.1V至1.2V之間。

二、鎳氫電池的工作原理

鎳氫電池的工作原理主要基于正負極材料之間的氧化還原反應。以下是鎳氫電池的工作原理：

1. 充電過程 ：

• 正極反應：2NiOOH + 2H2O + 2e- → 2Ni(OH)2 + 2OH-
• 負極反應：2MH + 2OH- → 2M + 2H2O + 2e-
• 總反應：2NiOOH + 2MH → 2Ni(OH)2 + 2M

2. 放電過程 ：

• 正極反應：2Ni(OH)2 + 2OH- → 2NiOOH + 2H2O + 2e-
• 負極反應：2M + 2H2O → 2MH + 2OH- + 2e-
• 總反應：2Ni(OH)2 + 2M → 2NiOOH + 2MH

在充電過程中，正極材料NiOOH被還原為Ni(OH)2，負極材料MH被氧化為M。在放電過程中，正極材料Ni(OH)2被氧化為NiOOH，負極材料M被還原為MH。通過這種氧化還原反應，鎳氫電池實現了電能的存儲和釋放。

三、鎳氫電池的性能特點

1. 高能量密度 ：鎳氫電池的能量密度通常在60-100 Wh/kg之間，高于鎳鎘電池，接近鋰離子電池。
2. 低自放電率 ：鎳氫電池的自放電率較低，通常在每年20%-30%之間，遠低于鎳鎘電池的30%-40%。
3. 良好的循環壽命 ：鎳氫電池的循環壽命通常在500-2000次之間，遠高于鎳鎘電池的300-500次。
4. 環境友好 ：鎳氫電池不含重金屬鎘，對環境友好，符合環保要求。
5. 記憶效應小 ：鎳氫電池的記憶效應較小，可以隨意充放電，不需要完全放電后再充電。
6. 耐過充過放 ：鎳氫電池對過充過放的耐受性較好，即使在極端條件下也能保持較好的性能。

四、鎳氫電池的應用領域

1. 便攜式電子產品 ：如手機、筆記本電腦、數碼相機、MP3播放器等。
2. 電動工具 ：如電鉆、電鋸、電錘等。
3. 醫療設備 ：如心臟起搏器、助聽器等。
4. 軍事設備 ：如通信設備、夜視儀等。
5. 環保照明 ：如太陽能路燈、庭院燈等。
6. 玩具 ：如遙控汽車、飛機、船等。