Nickel-Metallhydrid-Akkumulator
Ein Nickel-Metallhydrid-Akku (NiMH) ist ein Akkumulator, der baugleich zu handelsüblichen Batterien hergestellt wird. Die meisten elektrischen Geräte sind so ausgelegt, dass sie auch mit fast leeren Batterien funktionieren. Deshalb lassen sie sich auch mit Akkus betreiben, die nur eine Spannung von 1,2 V liefern, 0,3 V weniger als eine normale Batterie.
NiMH-Akkus werden mittelfristig Akkus auf der Basis von Nickel-Cadmium verdrängen. Sie besitzen die doppelte Energiedichte, fast die gleiche Spannung und funktionieren ohne giftiges Cadmium.
Aufbau
Das Bild rechts zeigt die Komponenten eines geöffneten NiMH-Akkus. Die Lochfolie (links) dient als Träger für das Metallhydrid-Pulver, die Anode. Der Separator (Mitte) nimmt den Elektrolyt auf. Die Kathode besteht aus einem Blech aus schwarzem Nickeloxid-Hydrat (rechts).
Die Folien werden so aufgewickelt, dass außen die Anode liegt, gefolgt vom Separator, um den unmittelbaren Kontakt mit der Kathode zu verhindern. Der Wickelzylinder wird mit Metall ummantelt (aufgesägt, unten links). Das Gehäuse ist elektrisch leitend mit der Außenwicklung der Anode verbunden, es ist der Minus-Pol des Akkus. Eine elektrische Zuleitung von Nickeloxid-Blech (rechts, blauisolierter Metallstreifen) führt zum Kopf der Zelle und bildet den Plus-Pol.
Elektrochemie
Die Anode besteht aus einer Metallhydrid-Legierung, die Wasserstoff speichern kann. Der Elektrolyt enthält 20%ige Kalilauge mit einem pH-Wert von 14. Nickelhydroxid bildet die Kathode.
Beim Entladen wird Wasserstoff zu Wasser oxidiert (1). Das Redox-Potential bei pH 14 beträgt ca. -0,83 V. An der Kathode wird Nickel von Ni(III)O(OH) zu Ni(II)(OH)2 reduziert (2). Die Redox-Spannung beträgt ca. +0,49 V. Die Gesamt-Spannung der Summen-Reaktion (3) beträgt 1,32 V.
(1) MH + OH- <-> M + H2O + e- -0,83V (2) NiOOH + H2O + e- <-> Ni(OH)2 + OH- +0,49V (3) MH + NiOOH <-> M + Ni(OH)2 Summe: 1,32 V Leerlaufspannung
Eigenschaften
Die Energiedichte einer NiMH-Zelle beträgt ca. 80 Wh/kg und ist damit fast so groß wie die einer Alkali-Mangan-Batterie und mehr als doppelt so groß wie die eines Akkus auf Ni-Cd Basis. Kapazitäten von 2.5 Ah und mehr für die Baugröße Mignon sind bereits erhältlich. Andere Daten wie Ladungs/Entladungskurven oder Zahl der Ladezyklen entsprechen denen eines Ni-Cd Akkus.
Links
- NiMH Batteries (Englisch)
- NiMH Akkus