Nikkel-metál-hidrid akkumulátor

A nikkel-metál-hidrid akkumulátor (rövidítése: NiMH) a nikkel-kadmium (NiCd) akkumulátorhoz hasonló, de negatív elektródája kadmium helyett hidrogén-megkötő ötvözet, nikkel-oxid-hidroxid (NiOOH). A NiCd akkumulátorhoz hasonlóan a pozitív elektróda a Nikkel (Ni). Egy NiMH akkumulátor kapacitása az azonos méretű NiCd-énak a 2-3-szorosát is elérheti. Viszont a lítiumion-akkumulátorhoz képest az energiasűrűsége kisebb, az önkisülése pedig nagyobb.

NiMH akkumulátor specifikációja
Energia/tömeg	30-80 Wh/kg
Energia/térfogat	140–300 Wh/l
Teljesítmény/tömeg	250–1000 W/kg
Töltés/kisütés hatásfok	66%

A közönséges AA (ceruza-)méretű akkumulátorok névleges töltőkapacitása (C) 1100 mAh … 2700 mAh lehet 1,2 V-on, általában 0,2×C/h kisütési ütemnél mérve. A hasznos teljesítmény fordítottan arányos a kisütés ütemével, de kb. 1×C-ig (1 óra alatti kisütés) nem tér el lényegesen a névleges teljesítménytől.

A NiMH anyagra jellemző energiasűrűség mintegy 70 Wh/kg (250 kJ/kg), a térfogati energiasűrűség kb. 300 Wh/l (360 MJ/m3).

Története

A Toyota Prius egy Ni–MH akkumulátor egysége

A NiMH akkumulátorokat az 1980-as évek végén kezdték kereskedelmi forgalomba hozni. A pozitív elektródát Dr. Masahiko Oshitani (Yuasa Corp.), a nagy teljesítményű „paste electrode” technológia úttörője fejlesztette ki. Ezt a nagy teljesítményű elektródát a Philips Laboratories-ban és a francia CNRS labs-ben építették össze a nagy teljesítményű hibrid ötvözet negatív elektródával az 1970-es években, eljutva az új, környezetbarát, nagy teljesítményű NiMH akkumulátorhoz.

A ceruza (AA és AAA) NiMH akkumulátorok felépítése

A ceruzaakkumulátorok külleme megegyezik a hagyományos (eldobható) alkáli elemekével. Lényeges különbség a leadott feszültségükben valamint az áramsűrűségükben mutatkozik. A feszültség, mint fentebb említve volt 1.2 V, amely egy névleges feszültség. 90-100%-os töltöttség esetén 1.25-1.28 V. A felépítése is lényeges különbséget mutat az alkáli elemek felépítésétől. Míg az alkáli szén-cink elem egy tömör, ammónium-hidroxid (NH4OH) oldattal átitatott barnakőporba ágyazott grafit elektródból áll, addig az újratölthető NiMH akkumulátorok egy felcsavart NiOOH oldattal átitatott szűrőpapír két oldalán elhelyezkedő nikkelötvözet-lemez helyezkedik el. A két lemez közül az egyik anódként, a másik katódként viselkedik. A két pólus közötti ionátmenetet a nedves hidroxidionos szűrőpapír biztosítja.

Az NiMH akkumulátorok vegyi reakciói[1]

A katódon végbemenő redukció:

${\displaystyle {\ce {{\overset {+3}{Ni}}O( OH ) + H_2O + e^- <=> {\overset {+2}{Ni}}(OH)2 + OH-}}}$ (-0,83 V)

Az anódon végbemenő oxidáció:

${\displaystyle {\ce {{\overset {+1}{M}}H + OH- <=> {\overset {0}{M}}+ H_2O + e-}}}$ (+0,49 V)

Az összesített redoxireakció:

${\displaystyle {\ce {{\overset {+1}{M}}H + {\overset {+3}{Ni}}OOH <=> {\overset {0}{M}}+ {\overset {+2}{Ni}}(OH)2}}}$ (+1,32 V)

NiMH-akkumulátor kívül és belül

Helytelen névváltozat

A magyar nyelvű szakirodalomban számos helyen találkozunk a „nikkel-metál-hibrid” félrehallott névváltozattal.