50 年来，便携式设备几乎完全依赖镍镉 (NiCd)。这产生了大量数据，但在 1990 年代，镍金属氢化物 (NiMH) 接管了统治，以解决原本稳健的 NiCd 的毒性问题。NiCd 的许多特性转移到 NiMH 阵营，提供准替代品，因为这两个系统相似。由于环境法规，NiCd 目前仅限于特殊应用。
镍镉电池由 Waldemar Jungner 于 1899 年发明，与铅酸相比具有多项优势，铅酸是当时唯一的另一种可充电电池；但是，NiCd 的材料很昂贵。发展缓慢，但在 1932 年，在将活性材料沉积在多孔镀镍电极内取得了进展。1947 年通过吸收充电过程中产生的气体进行了进一步改进，从而产生了现代密封镍镉电池。
多年来，NiCd 一直是双向收音机、紧急医疗设备、专业摄像机和电动工具的首选电池。在 20 世纪 80 年代后期，超高容量 NiCd 以比标准 NiCd 高出 60% 的容量震惊了世界。将更多的活性材料填充到电池中实现了这一点，但增益被更高的内阻和减少的循环次数所掩盖。
标准的 NiCd 仍然是最坚固耐用的电池之一，航空业也忠于该系统，但需要适当的保养才能延长使用寿命。NiCd，部分还有 NiMH，具有记忆效应，如果不进行周期性的完全放电循环，会导致容量损失。电池似乎可以记住之前提供的能量，一旦建立了例行程序，它就不想提供更多。
根据德国亚琛工业大学 (2018) 的数据，NiCd 的成本约为每千瓦时 400 美元[1]。表 1列出了标准 NiCd 的优点和局限性。
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1967年开始研究镍氢；然而，金属氢化物的不稳定性导致镍氢 (NiH) 的发展。1980 年代发现的新型氢化物合金最终改善了稳定性问题，如今 NiMH 提供的比能比标准 NiCd 高 40%
镍金属氢化物并非没有缺点。这种电池比 NiCd 电池更脆弱，充电也更难。充电后的前 24 小时自放电率为 20%，此后每月自放电率为 10%，NiMH 在同类产品中名列前茅。修改氢化物材料可降低自放电并减少合金的腐蚀，但这会降低比能。电动动力总成的电池利用这种改进来实现所需的坚固性和长寿命。
NiMH 已成为消费者使用的最容易获得的可充电电池之一。Panasonic、Energizer、Duracell 和 Rayovac 等电池制造商已经认识到对耐用且低成本的可充电电池的需求，并提供 AA、AAA 和其他尺寸的 NiMH。电池制造商希望吸引购买者从一次性碱性电池转向可充电电池。
面向消费市场的镍氢电池是1990 年代出现的失败的可重复使用碱性电池的替代品。有限的循环寿命和较差的负载特性阻碍了它的成功。
表 2 比较了非处方电池的比能量、电压、自放电和运行时间。这些电池有 AA、AAA 和其他尺寸可供选择，可用于为这些标准设计的便携式设备。尽管电池电压可能不同，但放电终止电压是常见的，通常为 1V/电池。便携式设备在电压范围方面具有一定的灵活性。重要的是不要混用电池并始终在电池座中使用相同类型的电池。安全问题和电压不兼容阻碍了大多数 AA 和 AAA 规格的锂离子电池的销售。
| 电池类型 | 容量 AA 电池 | 电压 | 储存 1 年后的自放电容量 | 数码相机上的运行时间估计 照片 |
| 镍氢 | 2,700mAh，可充电 | 1.2V | 50% | 600张 |
| 爱乐普* | 2,500mAh，可充电 | 1.2V | 85% | 500张 |
| 普通碱性 | 2,800mAh，不可充电 | 1.5V | 95% - 10 年保质期 | 100 次拍摄 |
| 可重复使用的碱性 | 2,000mAh，后续充电时更低 | 1.4V | 95% | 100 次拍摄 |
| 锂 (Li-FeS2) | 2,500–3,400mAh，不可充电 | 1.5V | 非常低 - 10 年保质期 | 690张 |
* Eneloop 是 Panasonic (2013) 的商标，基于 NiMH。
** 充电后自放电最高，然后逐渐减少。
高自放电一直是使用充电电池的消费者关注的问题，而 NiMH 的表现就像漏气的篮球或自行车轮胎。带镍氢电池的手电筒或便携式娱乐设备在放置几周后就会“没电”。每次使用前都必须为设备充电，这对许多消费者来说并不合适，尤其是对于偶尔停电而处于待机状态的手电筒；碱性电池可保持充电 10 年。
Panasonic 和 Sanyo 的 Eneloop NiMH 将自放电降低了六分之一。这意味着在需要充电之前，充电电池的存放时间是普通镍氢电池的六倍。Eneloop 相对于常规 NiMH 的缺点是比能量略低。
表 3总结了工业级镍氢电池的优点和局限性。该表不包括 Eneloop 和其他消费品牌。
| 优点 |
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| 限制 |
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1899年发明镍镉后，瑞典的Waldemar Jungner试图用镉代替铁以节省资金；然而，糟糕的充电效率和气体（氢气形成）促使他在没有获得专利的情况下放弃了开发。
1901 年，托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 继续开发镍铁电池作为电动汽车铅酸的替代品。他声称，浸入碱性电解液中的镍铁“远优于在硫酸中使用铅板的电池”。他指望新兴的电动汽车市场，但当汽油动力汽车接管市场时，他输了。当汽车行业使用铅酸代替镍铁作为启动器、照明和点火 (SLI) 的电池时，他越来越失望了。
爱迪生宣传镍铁比铅酸更轻、更清洁。较低的运营成本是为了抵消较高的初始成本。大约 1901 年爱迪生认识到电动汽车的必要性。他说，应该像对待马匹和铁路机车一样对待电池。
镍铁电池 (NiFe) 使用氢氧化钾阴极和铁阳极，氢氧化钾电解液可产生 1.20V 的标称电池电压。NiFe 对过充电和过放电具有弹性，在待机应用中可持续使用 20 年以上。耐振动和耐高温使 NiFe 成为欧洲采矿的首选电池；二战期间，电池为德国的 V-1 飞行炸弹和 V-2 火箭提供动力。其他用途是铁路信号、叉车和固定应用。
NiFe 的比能量低，约为 50Wh/kg，低温性能差，每月自放电率高达 20-40%。这一点，再加上高昂的制造成本，促使该行业对铅酸保持忠诚。
正在不断改进，NiFe 正在成为离网电力系统中铅酸的可行替代品。口袋板技术降低了自放电；该电池几乎不受过度充电和充电不足的影响，可持续使用 50 多年。相比之下，循环模式下的深循环铅酸不到 12 年。NiFe 的成本大约是铅酸的四倍，并且在购买价格上与锂离子电池相当。
镍铁电池使用类似于NiCd和NiMH 的锥形充电。不要像铅酸和锂离子电池那样使用恒压充电，而是让电压自由浮动。与镍基电池类似，随着内部气体的增加和温度的升高，电池电压在充满电时开始下降。避免过度充电，因为这会导致水分蒸发和变干。仅使用涓流充电来补偿自放电。
通常可以通过施加高达C 倍率三倍的高放电电流持续 30 分钟来改善低容量。确保电解液的温度不超过 46˚C (115˚F)。
镍锌与镍镉相似，均采用碱性电解液和镍电极，但电压不同；NiZn 提供 1.65V/电池而不是 NiCd 和 NiMH 提供的 1.20V。NiZn 以恒定电流充电至 1.9V/cell，不能进行涓流充电，也称为维持充电。比能量为100Wh/kg，可循环200-300次。NiZn 不含重毒物质，易于回收利用。一些包装采用 AA 电池格式。
1901 年，托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 获得了一项可充电镍锌电池系统的美国专利，该电池系统于 1932 年至 1948 年间安装在轨道车上。电气短路。电解液的改进减少了这个问题，NiZn 再次被考虑用于商业用途。低成本、高功率输出和良好的工作温度范围使这种化学反应具有吸引力。
1967 年开始研究镍氢时，金属不稳定性问题导致转向开发镍氢电池 (NiH)。NiH 使用钢罐在 8,270kPa (1,200psi) 的压力下储存氢气。该电池包括封装在加压容器中的固体镍电极、氢电极、气屏和电解质。
NiH 的标称电池电压为 1.25V，比能量为 40–75Wh/kg。优点是使用寿命长，即使在完全放电循环的情况下，由于低腐蚀、最小的自放电以及 –28°C 至 54°C（–20°F 至 130°F）的出色温度性能而具有良好的日历寿命. 这些属性使 NiH 成为卫星应用的理想选择。科学家们试图开发用于地面使用的 NiH 电池，但低比能量和高成本阻碍了这一努力。用于卫星应用的单个电池要花费数千美元。随着 NiH 在卫星中取代 NiCd，出现了向长寿命锂离子电池发展的趋势。
