[科普中国]-爱迪生电极过程

铅-硫酸蓄电池寿命短且不能充电，爱迪生经过试验，用烧碱溶液代替硫酸，用镍和铁代替铅，制成了新型的镍铁碱电池。由于烧碱溶液对铁镍没有侵蚀作用，蓄电池寿命延长了数倍，并且电力足。爱迪生电极过程即镍铁碱电池的电极反应过程1。

概述爱迪生发明的镍铁电池是众多充电电池中的一种，它的正极是氧化镍，负极是铁，电解质（电解液）是氢氧化钾。它是一种主要用于长时间、中等电流情况下的可充电式电池。其内阻较铅酸电池高。使用时要小心地控制定值电流充电，与铅酸忘池相比，其成本较高。这种电池的电压通常是1.2V。它很耐用，能够经受一定程度的使用事故（包括过度充电、过度放电、短路、过热），而且经受上述损害后仍能保持很长的寿命1。

电极反应1902年，美国专利局公开授权的爱迪生发明专利（US0700136），介绍了一种可逆伽伐尼电池（Reversible Galvanic Battery）。铁作为负极，氧化镍作为正极，电解液为氢氧化钾溶液。爱迪生揭示：该电池在放电过程中，正极上的活性物质被还原为氢氧化镍，负极上的铁失去电子后变为二价铁离子，二价铁离子与溶液中的氢氧根立即结合生成沉淀。电极制作过程中添加25%左右的石墨粉，以增强活性物质的导电性，以上是镍铁电池的雏形。在此后20多年，爱迪生一直在对镍铁电池进行深入的研究，包括对镍铁电池壳体、隔板、集流体、正负极活性物质制备、添加剂和电解液等的改进。在1910年，镍铁电池成功进行商业化生产，并在当时应用于电动汽车的动力电源2。

发展历程镍铁电池是由Edison T和Jungner W共同发明的，镍铁电池一经发明就被认为是有竞争力的化学电源之一，至今已有100多年的历史。爱迪生关于镍铁电池的近百篇专利详细介绍了镍铁电池的研发历程。因此，人们习惯将镍铁电池称为“爱迪生电池 （Edison Battery） ”。在1910~1960年间，镍铁电池曾经风靡一时，广泛应用于牵引机车电源等领域。之后，随着内燃机的不断发展与应用，以及铅酸电池和镍镉电池大规模应用的冲击，镍铁电池从成本、功率密度及低温性能等方面无法与其竞争，市场份额逐渐减少，只部分应用于铁路和储能等少数领域。

上世纪90年代后，具有高比功率的镍氢和锂离子电池的相继开发和应用，对本来就不具有竞争优势的镍铁电池带来更大的冲击，人们几乎遗忘了镍铁电池的存在。但是，进入21世纪后，随着人们对环境保护意识的加强，以及光伏、风力发电等领域的大规模开发，镍铁电池的安全、绿色环保和廉价耐用的优势再次受到人们的关注，并在光伏储能、铁路或矿车照明等领域得到一定规模的应用2。

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学