铁镍电池反应原理

铁镍电池的基本反应原理

铁镍蓄电池中铁电极有 2 个放电平台，基本反应分 2 步。

第一步： 点击放大，铁电极中活性铁氧化成Fe(OH)2，基于该步反应的理论容量为960 mA·h/g (Fe)，此时该体系的开路电压为1.33 V。

第二步： 点击放大，由Fe(OH)2 氧化成Fe3O4，基于该步反应的理论容量为1 440 mA·h/g (Fe)。总反应为：点击放大

铁镍电池反应原理

铁镍蓄电池充电后，正极板上的活性物质是Ni2O3，负极板上的活性物质是Fe。放电后，正极板上的活性物质转变为氧化镍（NiO），负极板转变为氧化铁（FeO），其化学反应式为

镉镍蓄电池充电后，正极板上的活性物质是Ni2O3，负极板上的活性物质是Cd和Fe的混合物。放电后，正极板上的活性物质转变为NiO，负极板转变为氧化镉（CdO），其化学反应式为

从以上反应可知，电解液KOH在充电、放电过程中，只起到传导电流和介质的作用，而不参加化学反应，KOH的成分不增加也不减少。因此，不能用测量电解液比重的方法判断碱性蓄电池所储存的电量，主要依据是测量蓄电池的端电压。

铁镍电池反应原理

镍电极充电时，首先是电极中Ni（OH）2颗粒表面的Ni2+失去电子成为Ni3+，电子通过正极中的导电网络和集流体向外电路转移同时Ni（OH）2颗粒表面晶格OH–中的H+通过界面双电层进入溶液，与溶液中的OH一结合生成H20。上述反应先是发生在Ni（OH）2颗粒的表面层，使得表面层中质子H+浓度降低，而颗粒内部仍保持较高浓度的H+。由于浓度梯度，H+从颗粒内部向表面层扩散。

镍电极充电时，由于质子H+在NiOOH/Ni（OH）2，颗粒中扩散系数小，颗粒表面的质子浓度降低，在极限情况下会降低到零，这时表面层中的NiOOH几乎全部转化为NiO2。电极电势不断升高，反应如下：

NiOOH+OH– →NiO2+H2O + e–

由于电极电势的升高，导致溶液中的OH-被氧化，发生如下反应：

40H– － 4e– → O2↑+2H2O

因此，在充电过程中.镍电极上会有O，析出，但这并不表示充电过程已全部完成。通常情况下，在充电不久时镍电极就会开始析氧，这是镍电极的一个特点。在极限情况下，表面层中生成的NiO，并非以单独的结构存在于电极中，而是掺杂在NiOOH晶格中。NiO2不稳定，会发生分解，析出氧气。

2NiO2+H2O→2NiOOH+1/2O2↑