镍氢电池以金属氢化物为负极活性材料，以Ni（OH）2为正极活性材料，以氢氧化钾水溶液为电解液。其充放电机理为：充电时由于水的电化学反应生成氢原子，立即扩散到合金中，形成氢化物（MH），实现负极贮氢；镍电极活性物质Ni（OH）2释放出一个电子，变为充电态的NiOOH。而放电时氢化物分解出的氢原子又在合金表面氧化为水，NiOOH吸收一个电子还原为Ni（OH）2。

　　镍氢电池在充放电过程中的电化学反应如下：
正极：
　　
负极：
　　
总的电池反应为：
　　
　　从上面的方程式我们可以看出，在反应过程中，水参与正负极的反应，但在整个反应过程中，水是平衡的，没有发生水的消耗，所以可以使电池实现免维护。