镍镉电池可充放电500次以上，经济耐用。 它的内阻小，它的内阻很小，可以快速充电，并且可以向负载提供大电流，放电时电压变化很小。 是一种非常理想的直流电源电池。
镍镉电池原理：
位于负极的镉 (Cd) 与氢氧化钠 (NaOH) 中的氢氧根离子 (OH-) 结合形成氢氧化镉，它附着在阳极上并释放电子。 电子沿着导线到达阴极，与阴极处的二氧化镍和氢氧化钠溶液中的水反应，形成氢氧化镍和氢氧根离子。 氢氧化镍会附着在阳极上，氢氧根离子会重新回到氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度不会随着时间的推移而降低。
放电反应：
负反应：Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e-
正极反应：2e-+NiO2+2H2O→Ni(OH)2+2OH-
总反应：Cd+NiO2+2H2O→Cd(OH)2+Ni(OH)2
充电反应：
正极反应：Ni(OH)2+2OH-→2e-+NiO2+2H2O
负反应：Cd(OH)2+2e-→Cd+2OH-
总反应：Cd(OH)2+Ni(OH)2→Cd+NiO2+2H2O
镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成。 石墨不参与化学反应，其主要作用是增强导电性。 负极板上的活性物质由氧化镉粉末和氧化铁粉末组成。 氧化铁粉的作用是使氧化镉粉具有较高的扩散性，防止结块，增加极板的容量。 将活性材料包裹在穿孔钢带中，经过压力成型后，成为电池的正极板和负极板。 板之间用耐碱硬橡胶绝缘棒或穿孔聚氯乙烯瓦楞板隔开。 电解质通常是氢氧化钾溶液。 与其他电池相比，镍镉电池具有适中的自放电率（即电池在不使用时失去电量的速率）。 镍镉电池在使用过程中，如果没有完全放电后再充电，下次放电时将无法将电量放完。 例如，如果放电80%的电量，然后充满电，电池只能放出80%的电量。 这称为记忆效应。 当然，几个完整的放电/充电周期将使镍镉电池恢复正常运行。 由于NiCd电池有记忆效应，如果未完全放电，应将每节电池放电至1V以下后再充电。
镍镉电池充电过程：
NiCd电池的恒流充电范围为0.05C至大于1C。 一些低成本充电器使用绝对温度来终止充电。 虽然简单且成本低，但这种充电终止方法并不精确。 更好的方法是在电池充满电时通过检测电压下降来终止充电。 对于充电率为 0.5C 或更高的 NiCd 电池，-ΔV 方法最有效。 -ΔV充电终止检测应与电池温度检测相结合，因为老化的电池和不匹配的电池可能会降低ΔV。
通过检测温升率（dT/dt）可以实现更准确的满充电检测，这比固定温度终止对电池更好。 基于ΔT/dt和-ΔV相结合的充电终止方法可以避免电池过充，延长电池寿命。 快速充电提高充电效率。 在1C充电速率下，效率可接近1.1（91%），空电池充满电的时间略多于1小时。 以0.1C充电时，效率降至1.4（71%），充电时间约为14小时。
由于 NiCd 电池接收接近 100% 的电量，因此在前 70% 的充电过程中几乎所有能量都被吸收，并且电池保持凉爽。 超快充电器利用这一特性，可以在几分钟内将电池充电至70%，以几C的电流充电，且不会产生热量。 充电至 70% 后，电池继续以较低速率充电，直至电池充满。 最后，充电以 0.02C 至 0.1C 的涓流电流结束。