其中

Γ 是 θ＝1 时的氢的表面浓度；

θ 是氢的表面覆盖度；v

是

Volmer 反

应速率；

是

Heyrovsky 反应速率；

是

Tafel 反应速率。应用带有脱氢过

程的等效电路，并假定脱氢反应中没有
物质转移的限制。从贮氢电极的交流阻
抗图谱来看，在低频部分的阻抗表现为
两个大小不同的半圆，各自代表了电荷
传递反应的阻抗，以及吸附氢向吸收氢
转化的阻抗。低频区的斜线代表扩散阻
抗，曲线在高频区与实轴的交点反映了
欧姆阻抗。发现在不同的测量电位下，
氢在金属氢化物上的脱附阻抗有所不同。
随着电极电位的降低（荷电态增加），
脱氢阻抗逐渐增大，电位在

-0.9V 以上

时有显著的增加。说明电极的荷电态对
贮存性能或者说电极的自放电有一定的
影响。表明在某一范围的荷电态下，贮
氢电极不容易发生氢的脱附过程。图

给出了脱氢阻抗与电极电位的关系。

2.2 电池的功率特性

电池功率受电池阻抗的限制，由于

HEV 运行中涉及高脉冲电流，相对而
言，极化小、低内阻的电池，大电流充
电接受能力的特性好。高内阻的电池在
HEV 应用中不可能达到所要求的充放
电效率。由于

HEV 电池应用中浅充放循

环的独特性，因此欧姆热是主要的热生
成源。只有低内阻的电池才能适用于
HEV。为保证电池在 SOC(电池荷电态)

工作窗口内能有效稳定的高功率输出

必须降低电池内阻。一般电池结构上设
计采取几个措施：减小电极内阻（包括
集流体内阻）、增加电极相对的反应面
积、缩短电子流行程。在此基础上优化三
维电极表面上的电流密度分布和电极厚
度方向上的电压降。电极表面电流和电
位分布的不均匀性将产生不良后果，如
活性物质不能充分利用、电极表面的局
部反应速度处于失控状态，因此产生副
反应增加、电极材料不均匀损耗缩短电
极寿命。假设把三维电极视为各相均匀
重叠的连续整体，分析三维电极存在电
化学极化和浓度极化时的电流分布。工
作电流的大小对电极的影响见图

2 和

图

3。

图1 脱氢反应阻抗对电极电位的变化曲线

- 1. 1

- 1

- 0. 9

- 0. 8

/ V

贮氢电极电位

脱

氢

反

应

阻

抗

电

流

（ A ）

图 3 不同电极密度工作电流与电位的关系

1.36

电

位

（ V ）

0.6
0

电极密度 1

电极密度 2

90
0

100

60%

电

流

（ A ）

利

用

率

图 2 工作电流与电极活性物质的关系

厚电极

薄电极