鎳氫電(dian)池(chi)與鉛酸蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)(de)區別主要是它(ta)(ta)們(men)生產制造(zao)使(shi)用(yong)的(de)(de)原(yuan)材料不同，這也造(zao)就了它(ta)(ta)們(men)各自(zi)的(de)(de)充放(fang)電(dian)性能(neng)不同，而在使(shi)用(yong)方面也就有了一定的(de)(de)區別，它(ta)(ta)們(men)的(de)(de)區別具(ju)體如下：

鎳鎘(ge)蓄(xu)電池（Nickel-cadmiumbattery）正極活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)主要由(you)鎳制成(cheng)，負極活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)主要由(you)鎘(ge)制成(cheng)的一種(zhong)堿(jian)性(xing)蓄(xu)電池。正極為氫氧化鎳，負極為鎘(ge)，電解(jie)液是(shi)氫氧化鉀(jia)溶液。其優點是(shi)輕(qing)便、抗震、壽命長(chang)，常用于小型電子設備。

鎳鎘(ge)(ge)蓄電池的(de)正極材(cai)料(liao)為(wei)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)亞鎳和石(shi)墨粉的(de)混合物，負極材(cai)料(liao)為(wei)海綿網篩狀(zhuang)鎘(ge)(ge)粉和氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎘(ge)(ge)粉，電解(jie)液(ye)通常為(wei)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈉或氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鉀溶液(ye)。當(dang)環境溫(wen)(wen)度較(jiao)高(gao)時(shi)(shi)(shi)(shi)，使(shi)(shi)用密(mi)(mi)度為(wei)1.17～1.19（15℃時(shi)(shi)(shi)(shi)）的(de)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈉溶液(ye)。當(dang)環境溫(wen)(wen)度較(jiao)低(di)時(shi)(shi)(shi)(shi)，使(shi)(shi)用密(mi)(mi)度為(wei)1.19～1.21（15℃時(shi)(shi)(shi)(shi)）的(de)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鉀溶液(ye)。在-15℃以(yi)下時(shi)(shi)(shi)(shi)，使(shi)(shi)用密(mi)(mi)度為(wei)1.25~1.27（15℃時(shi)(shi)(shi)(shi)）的(de)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鉀溶液(ye)。為(wei)兼顧低(di)溫(wen)(wen)性能和荷電保持(chi)能力(li)，密(mi)(mi)封鎳鎘(ge)(ge)蓄電池采(cai)用密(mi)(mi)度為(wei)1.40（15℃時(shi)(shi)(shi)(shi)）的(de)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鉀溶液(ye)。為(wei)了(le)增加蓄電池的(de)容量和循環壽命，通常在電解(jie)液(ye)中加入少量的(de)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鋰（大約(yue)每升電解(jie)液(ye)加15~20g）。

鎳鎘蓄電池充電后(hou)，正極(ji)板上(shang)的(de)活(huo)(huo)性物(wu)質(zhi)變為(wei)(wei)氫(qing)氧化(hua)鎳〔NiOOH〕，負(fu)極(ji)板上(shang)的(de)活(huo)(huo)性物(wu)質(zhi)變為(wei)(wei)金屬鎘；鎳鎘電池放(fang)電后(hou)，正極(ji)板上(shang)的(de)活(huo)(huo)性物(wu)質(zhi)變為(wei)(wei)氫(qing)氧化(hua)亞(ya)鎳，負(fu)極(ji)板上(shang)的(de)活(huo)(huo)性物(wu)質(zhi)變為(wei)(wei)氫(qing)氧化(hua)鎘。

鎳鎘電池(chi)放(fang)電過程中的化學(xue)反應

（1）負極反應

負極上的(de)鎘失去兩個(ge)電子后變成二價鎘離子Cd2+，然后立即與溶液中的(de)兩個(ge)氫(qing)氧根離子OH-結合生成氫(qing)氧化鎘Cd(OH)2，沉積到負極板上。

（2）正極反應

正(zheng)極(ji)板上(shang)的活性物(wu)質是氫氧化(hua)鎳(nie)（NiOOH）晶(jing)體(ti)。鎳(nie)為(wei)正(zheng)三(san)價(jia)離(li)(li)子(zi)(zi)（Ni3+），晶(jing)格中每(mei)兩(liang)(liang)個(ge)鎳(nie)離(li)(li)子(zi)(zi)可(ke)從外電路獲得負極(ji)轉移出的兩(liang)(liang)個(ge)電子(zi)(zi)，生成(cheng)(cheng)兩(liang)(liang)個(ge)二價(jia)離(li)(li)子(zi)(zi)2Ni2+。與此同時，溶液中每(mei)兩(liang)(liang)個(ge)水分子(zi)(zi)電離(li)(li)出的兩(liang)(liang)個(ge)氫離(li)(li)子(zi)(zi)進入正(zheng)極(ji)板，與晶(jing)格上(shang)的兩(liang)(liang)個(ge)氧負離(li)(li)子(zi)(zi)結合，生成(cheng)(cheng)兩(liang)(liang)個(ge)氫氧根(gen)(gen)離(li)(li)子(zi)(zi)，然后與晶(jing)格上(shang)原有的兩(liang)(liang)個(ge)氫氧根(gen)(gen)離(li)(li)子(zi)(zi)一起，與兩(liang)(liang)個(ge)二價(jia)鎳(nie)離(li)(li)子(zi)(zi)生成(cheng)(cheng)兩(liang)(liang)個(ge)氫氧化(hua)亞鎳(nie)晶(jing)體(ti)。

充電(dian)過程中(zhong)的化(hua)學反(fan)應

充電(dian)時，將蓄電(dian)池的正、負極分別與充電(dian)機的正極和負極相連，電(dian)池內部發生(sheng)與放電(dian)時完全相反的電(dian)化(hua)學反應，即負極發生(sheng)還原反應，正極發生(sheng)氧(yang)化(hua)反應。

（1）負極反應

充電時(shi)負(fu)極板上的氫(qing)氧(yang)化鎘，先電離(li)(li)成鎘離(li)(li)子和氫(qing)氧(yang)根(gen)(gen)離(li)(li)子，然后鎘離(li)(li)子從外(wai)電路獲得電子，生(sheng)成鎘原子附著在極板上，而氫(qing)氧(yang)根(gen)(gen)離(li)(li)子進入溶液參與正極反應。

(2)正極反應

在外電(dian)源的(de)(de)作用下(xia)，正極板上(shang)的(de)(de)氫氧(yang)(yang)(yang)化亞鎳(nie)(nie)晶(jing)格中(zhong)(zhong)，兩(liang)(liang)個(ge)二價(jia)(jia)(jia)鎳(nie)(nie)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)各失去一(yi)個(ge)電(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)生成三(san)價(jia)(jia)(jia)鎳(nie)(nie)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，同時(shi)，晶(jing)格中(zhong)(zhong)兩(liang)(liang)個(ge)氫氧(yang)(yang)(yang)根(gen)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)各釋(shi)放(fang)出一(yi)個(ge)氫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，將(jiang)氧(yang)(yang)(yang)負(fu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)留在晶(jing)格上(shang)，釋(shi)出的(de)(de)氫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)與溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)氫氧(yang)(yang)(yang)根(gen)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)結合(he)(he)，生成水分子(zi)(zi)(zi)(zi)。然后，兩(liang)(liang)個(ge)三(san)價(jia)(jia)(jia)鎳(nie)(nie)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)與兩(liang)(liang)個(ge)氧(yang)(yang)(yang)負(fu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)和剩下(xia)的(de)(de)二個(ge)氫氧(yang)(yang)(yang)根(gen)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)結合(he)(he)，生成兩(liang)(liang)個(ge)氫氧(yang)(yang)(yang)化鎳(nie)(nie)晶(jing)體。

蓄電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)終了時，充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流將使電(dian)(dian)池(chi)內發生分解(jie)水的(de)反(fan)應(ying)(ying)，在(zai)正(zheng)、負(fu)極板上(shang)將分別有大量氧(yang)氣(qi)和氫氣(qi)析出。從上(shang)述電(dian)(dian)極反(fan)應(ying)(ying)可以看出，氫摒化(hua)鈉或氫氧(yang)化(hua)鉀并不(bu)(bu)直接參與反(fan)應(ying)(ying)，只起導(dao)電(dian)(dian)作用。從電(dian)(dian)池(chi)反(fan)應(ying)(ying)來看，充電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)(zhong)生成水分子(zi)，放電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)(zhong)消耗水分子(zi)，因此充、放電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)解(jie)液濃度變化(hua)很小，不(bu)(bu)能用密度計檢測充放電(dian)(dian)程度。

端電壓

充(chong)足電后，立(li)即斷開(kai)充(chong)電電路，鎳(nie)(nie)鎘(ge)蓄電池的(de)電動勢可(ke)達1.5V左右(you)，但很(hen)快就下降到1.31-1.36V。鎳(nie)(nie)鎘(ge)蓄電池的(de)端電壓隨(sui)充(chong)放電過程(cheng)而變化，可(ke)用(yong)下式表示：

U充(chong)=E充(chong)+I充(chong)R內

U放=E放-I放R內

從(cong)上式可以(yi)看出，充(chong)電(dian)(dian)(dian)時，電(dian)(dian)(dian)池的端電(dian)(dian)(dian)壓比放(fang)電(dian)(dian)(dian)時高(gao)，而且充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流越(yue)大(da)，端電(dian)(dian)(dian)壓越(yue)高(gao)；放(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流越(yue)大(da)，端電(dian)(dian)(dian)壓越(yue)低。

當(dang)鎳鎘蓄(xu)電(dian)(dian)池以標準放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流放電(dian)(dian)時(shi)(shi)，平均工(gong)作電(dian)(dian)壓為1.2V。采用8h率放電(dian)(dian)時(shi)(shi)，蓄(xu)電(dian)(dian)池的端電(dian)(dian)壓下降到1.1V后(hou)，電(dian)(dian)池即(ji)放完(wan)電(dian)(dian)。

容量及影響因素

蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)充足電(dian)(dian)(dian)后，在(zai)一定放電(dian)(dian)(dian)條件(jian)下(xia)，放至規定的終止電(dian)(dian)(dian)壓時(shi)，電(dian)(dian)(dian)池(chi)放出的總(zong)容(rong)量稱為電(dian)(dian)(dian)池(chi)的額定容(rong)量，容(rong)量Q用放電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流與放電(dian)(dian)(dian)時(shi)間的乘積(ji)來表(biao)示，表(biao)示式如下(xia)：

Q=I·t(Ah)

鎳鎘蓄(xu)電池容量與下(xia)列因素有關：

①活性物質的數量；

②放電率；

③電解液。

放電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)直接影響放電(dian)(dian)(dian)終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓。在(zai)規(gui)定的放電(dian)(dian)(dian)終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓下，放電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)越大，蓄電(dian)(dian)(dian)池的容(rong)量越小。

使用不(bu)同成(cheng)分的(de)(de)電(dian)解(jie)液(ye)(ye)，對蓄電(dian)池的(de)(de)容量(liang)和(he)壽命有一(yi)定的(de)(de)影(ying)響。通常(chang)，在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫環(huan)境下(xia)，為了(le)提(ti)高(gao)電(dian)池容量(liang)，常(chang)在(zai)(zai)(zai)電(dian)解(jie)液(ye)(ye)中添加(jia)少(shao)量(liang)氫氧化鋰(li)，組成(cheng)混合溶液(ye)(ye)。實驗證明：每升電(dian)解(jie)液(ye)(ye)中加(jia)入15~20g含水(shui)氫氧化鋰(li)，在(zai)(zai)(zai)常(chang)溫下(xia)，容量(liang)可提(ti)高(gao)4%~5%，在(zai)(zai)(zai)40℃時，容量(liang)可提(ti)高(gao)20%。然而，電(dian)解(jie)液(ye)(ye)中鋰(li)離子的(de)(de)含量(liang)過多，不(bu)僅使電(dian)解(jie)液(ye)(ye)的(de)(de)電(dian)阻增大，還會使殘(can)留在(zai)(zai)(zai)正極板上的(de)(de)鋰(li)離子（Li+）慢慢滲入晶格內(nei)部，對正極的(de)(de)化學變化產生有害影(ying)響。

電(dian)解液(ye)(ye)的溫度(du)對蓄電(dian)池(chi)的容(rong)量影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)。這是因為隨著電(dian)解液(ye)(ye)溫度(du)升高，極(ji)板(ban)活性(xing)物質(zhi)的化學反(fan)應也逐步(bu)改善。電(dian)解液(ye)(ye)中(zhong)的有害雜質(zhi)越(yue)多(duo)，蓄電(dian)池(chi)的容(rong)量越(yue)小。主(zhu)要(yao)的有害雜質(zhi)是碳酸(suan)鹽(yan)和硫酸(suan)鹽(yan)。它(ta)們能使(shi)電(dian)解液(ye)(ye)的電(dian)阻增大(da)，并且低(di)溫時容(rong)易(yi)結晶，堵塞極(ji)板(ban)微(wei)孔，使(shi)蓄電(dian)池(chi)容(rong)量顯著下降。此(ci)外，碳酸(suan)根(gen)離(li)子還能與負極(ji)板(ban)作用(yong)，生(sheng)成(cheng)碳酸(suan)鎘附著在(zai)負極(ji)板(ban)表面上，從(cong)而(er)引起導電(dian)不(bu)良(liang)，使(shi)蓄電(dian)池(chi)內阻增大(da)，容(rong)量下降。

內阻

鎳鎘蓄電(dian)(dian)(dian)池的(de)內阻與(yu)電(dian)(dian)(dian)解(jie)液(ye)的(de)導電(dian)(dian)(dian)率(lv)、極板結構及其面積有關(guan)，而電(dian)(dian)(dian)解(jie)液(ye)的(de)導電(dian)(dian)(dian)率(lv)又與(yu)密度和(he)(he)溫度有關(guan)。電(dian)(dian)(dian)池的(de)內阻主要由電(dian)(dian)(dian)解(jie)液(ye)的(de)電(dian)(dian)(dian)阻決定。氫氧(yang)(yang)化(hua)鉀和(he)(he)氫氧(yang)(yang)化(hua)鈉溶(rong)液(ye)的(de)電(dian)(dian)(dian)阻系數(shu)隨密度而變。18℃時氫氧(yang)(yang)化(hua)鉀溶(rong)液(ye)和(he)(he)氫氧(yang)(yang)化(hua)鈉溶(rong)液(ye)的(de)電(dian)(dian)(dian)阻系數(shu)最小。

效率與壽命

在正常使用的條件下(xia)，鎳鎘電(dian)池的容量效率(lv)ηAh為67%-75%，電(dian)能效率(lv)ηWh為55%~65%，循環(huan)壽(shou)命約(yue)為2000次。

容量效(xiao)率ηAh和(he)電能效(xiao)率ηWh計算公式如下(xia)：

I放·t放

ηAh=———-X100%

I充·t充

U放·I放·t放

ηAh=—————X100%

U充·I充·t

（U充和U放應取(qu)平均電壓）

記憶效應

鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)使用過程(cheng)中，如果(guo)電(dian)(dian)量(liang)(liang)沒有全(quan)部(bu)放(fang)完就(jiu)開(kai)始充(chong)(chong)電(dian)(dian)，下次(ci)再(zai)放(fang)電(dian)(dian)時，就(jiu)不能(neng)放(fang)出(chu)全(quan)部(bu)電(dian)(dian)量(liang)(liang)。比如，鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)只放(fang)出(chu)80%的電(dian)(dian)量(liang)(liang)后就(jiu)開(kai)始充(chong)(chong)電(dian)(dian)，充(chong)(chong)足電(dian)(dian)后，該電(dian)(dian)池(chi)也只能(neng)放(fang)出(chu)80%的電(dian)(dian)量(liang)(liang)，這(zhe)種(zhong)現象稱為記憶效應。

電池全部(bu)放(fang)完電后，極板(ban)上(shang)的結(jie)晶(jing)體(ti)很小。電池部(bu)分(fen)放(fang)電后，氫氧化(hua)亞鎳(nie)沒有完全變為氫氧化(hua)鎳(nie)，剩(sheng)余的氫氧化(hua)亞鎳(nie)將結(jie)合在一起，形成較大(da)的結(jie)晶(jing)體(ti)。結(jie)晶(jing)體(ti)變大(da)是(shi)鎳(nie)鎘電池產生記憶效(xiao)應的主要原因。

綜合比較

鎳鎘(ge)電(dian)(dian)池可快速充電(dian)(dian)，循環(huan)使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)較長(chang)，是鉛(qian)酸蓄電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)兩倍(bei)多(duo)，可達到(dao)2000多(duo)次(ci)，但(dan)價格為(wei)鉛(qian)酸蓄電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)4～5倍(bei)。它的(de)(de)(de)初期購置(zhi)成本(ben)(ben)雖高，但(dan)由于其在能色量和使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)方面的(de)(de)(de)優勢，因(yin)此其長(chang)期的(de)(de)(de)實際使(shi)用(yong)(yong)成本(ben)(ben)并不高。但(dan)使(shi)用(yong)(yong)中需要做好回收工作(zuo)，否則重金屬鎘(ge)會(hui)污(wu)染環(huan)境。