鎳氫電池的電極反應式
鎳氫電池是以金屬氫化物為負極，氫氧化鎳電極為正極，氫氧化鉀溶液為電解液，電池的電極反應如下：
正極：
充電：Ni（OH）2+OH—NOOH+H2O+e
過充電：40H—2H2O+O2+4e
放電：NiOOH+H20+e—N（OH）2+OH
過放電：2H20+2e—H2+2OH
負極：
充電：M+H2O+e—MH+OH
過充電：2H20+O2+4e—40H
放電：MH+OH—M+H2O+e
過放電：H2+2OH—2H20+2e
總電池反應：MH+NOOH=M+Ni（OH）2
充電時，正極上的Ni（OH）2轉變為NiOOH，水分子在貯氫合金負極M上放電，分解出氫原子吸附在電極表面上形成吸附態的MHad，再擴散到貯氫合內部而被吸收形成氫化物MHab。氫在合金中的擴散較慢，擴散系數一般都在107~108cm·s1。擴散成為充電過程的控制步驟。
這個過程可以表示如下：
M+H20+e—MH2d+ OH
MHad—aMHab
aMHb—β-MH
MHad+ MHa-—2M+H2
MHad+H2O+e—M+H2+OH
在電極充電初期，電極表面的水分子在金屬鎳的催化作用下被還原成氫原子，氫原子吸附在合金的表面上，
形成吸附態氫原子MH2d。吸附在合金表面上的氫原子擴散進入合金相中，與合金相形成固溶體a-MHab。
當溶解于合金相中的氫原子越來越多，氫原子將與合金發生反應，形成金屬氫化物βMH。當氫原子濃度進一步提高時，將發生氫原子的復合脫附或電化學脫附。
過充電時，由于陽極上可以氧化的Ni（OH）2都變成了NiOOH（除了活性物質內部被隔離的N（OH）2之外），這時OH失去電子形成O2，O2擴散到負極，在貯氫合金的催化作用下得到電子形成OH，也可能與負極產生的氫氣復合成水，放出熱量，使電池溫度升高，同時也降低了電池的內壓。負極上由于貯氫合金已吸飽了氫不能再吸氫，這時，水分子在負極上放電形成H2，H2再在貯氫合金的催化作用下與正極滲透過來的氧氣復合成水。
放電時，NiOOH得到電子轉變為Ni（OH）2，金屬氫，化物（QMH）內部的氫原子擴散到表面而形成吸附態的氫原子，再發生電化學反應生成貯氫合金和水。氫原子的擴散步驟仍然成為負極放電過程的控制步驟。
過放電時，正極上可被還原的NiOOH已經消耗完了（鎳氫電池一般設計為負極容量過量），這時H2O便在鎳電極上還原
正極（鎳電極）：2H20+2e》Hz+2OHT
負極（貯氫合金電極）：H2+2OH》2H20+2e
這樣氫氣在鎳電極上生成，又在貯氫合金電極上消耗掉。這時電池的電壓變成“負”的，即鎳電極電位反而比氫電極電位更負，所以也稱為反極。
在電池反應中，貯氫合金擔負著貯氫和電化學反應的雙重任務。
從上面的過程可以看出，在過充和過放過程中，由于貯氫合金的催化作用，可以消除產生的O2和H2從而使電池具有耐過充過放電能力。但隨著充放電循環的進行，儲氫合金逐漸失去催化能力，電池內壓便升高了。為了保證氧的復合反應，消除氧氣壓力，設計電池時，負極容量過量，電池容量由正極限制。實現電池密封時，才能保證電池的安全。
電池的記憶效應概念
記憶效應是電池因為使用而使電池內容物產生結晶的一種效應。一般只會發生在鎳鎘電池，鎳氫電池較少，鋰電池則無此現象。發生的原因是由于電池重復的部分充電與放電不完全所致。會使電池暫時性的容量減小，導致使用時間縮短。
電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式，日久就很難改變這種模式，不能再做大幅度充電或放電。鋰離子電池不存在這種效應。
電池記憶效應是指電池的可逆失效，即電池失效后可重新回復的性能。電池長時間經受特定的工作循環后，自動保持這一特定的傾向。這個最早定義在鎳鎘電池，鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應，燒結式電池有記憶效應。
鎳氫電池有記憶效應嗎
低壓鎳氫電池沒有記憶效應，高壓鎳氫電池和鎳鎘電池相同，都有“記憶效應”，鋰離子電池不存在記憶效應。記憶效應是電池因為使用而使電池內容物產生結晶的一種效應。一般只會發生在鎳鎘電池，鎳氫電池較少，鋰電池則無此現象。發生的原因是由于電池重復的部分充電與放電不完全所致。會使電池暫時性的容量減小，導致使用時間縮短。
防止鎳鎘電池記憶效應產生應將電池使用到沒電再充電，或在有放電功能的充電器上先行放電。切勿將還有電的電池重復充電，以避免記憶效應的產生。
要將電池完全放電必須將電池待機放置約24小時，完全放電后，再充飽電，如此多次循環，即可恢復電池容量，除非電池已損壞。然而要避免此一現象產生，還是建議消費者選擇鎳氫電池或鋰電池。
與鋰電池一樣，鎳氫電池也需要電池管理系統，不過其更注重電池的充放電管理。之所以存在這樣的區別，主要是源于鎳氫電池具有“記憶效應”，即電池在循環充放電過程中容量會出現衰減，而過度充電或放電，都可能加劇電池的容量損耗。因此對于廠商來說，鎳氫電池控制系統在設定上都會主動避免過度充放電，如將電池的充放電區間人為控制在總容量的一定百分比范圍內，以降低容量衰減速度。