The Microstructure and the Electrochemical Characteristics of Zr based Zr-V-Mn-Ni Laves Phase Alloy

Zr-V-Mn-Ni계 라브스상 합금의 미세 구조와 전기 화학적 특성

$ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ alloy ingot (bulk alloy) made by the arc melting was found to be consisting of mostly of $ZrV_{0.2}Mn_{0.98}Ni_{1.04}$ matrix alloy and $ZrV_{0.01}Mn_{0.13}Ni_{1.2}$ 2nd phase alloy. The former alloy had the form of the C15 type Laves alloy structure and the latter one had the intermetallic compound structure of $Zr_9Ni_{11}$. In order to investigate the effect of these two phases on the electrochemical charge-discharge characteristics of bulk $ZrV_[0.1}Mn_0.7}Ni_{1.2}$ alloy, the matrix and the 2nd phase alloys were fabricated separately by arc melting method and their electrochemical characteristics were studied and compared with the bulk alloy. It was found that the discharge capacity was the lowest of 160 mAh/g in the 2nd phase alloy. The matrix alloy exhibited 200 mAh/g. Both were lower than that of the bulk alloy of 250 mAh/g. The matrix and the bulk alloys showed a similar properties in the activation stage, the high rate dischargeability and the self discharge characteristics. Also a signigicant capacity decrease was observed after activation in both alloys. Whereas the 2nd phase alloy showed the very different characteristics. This alloy was found to be difficult to activate. However the capacity was remained constant after the activation. Also the self discharge rate was seen to be better than those of the matrix and the bulk alloys.

아크 용해법으로 제작한 $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ 합금(bulk 합금) 잉고트는 $ZrV_{0.2}Mn_{0.98}Ni_{1.04}$의 조성식을 가지는 fcc 구조의 C15형 Laves상이 주류를 이루는 matrix와 $ZrV_{0.01}Mn_{0.13}Ni_{1.2}$의 조성으로 $Z_9Ni_{11}$의 금속간 화합물 구조를 가지는 2nd phase가 균일하게 분포된 2개의 상으로 구성되어 있었다. $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ 합금의 방전 특성에 이 두 가지 상들이 미치는 영향을 알아보기 위해서 matrix와 2'nd phase합금을 분리 제작하였고, 이들 전극에 대한 전기 화학적인 충방천 특성들을 조사하였다. 그 결과 방전용량은 2nd phase가 가장 낮은 $160mAh/g$, 그 다음으로 matrix가 200mAh/g으로 bulk의 250mAh/g보다 낮았다. Matrix조성의 합금은 bulk합금과 거의 유사한 활성화, 고율 방전율, 자기방전 특성을 가졌고, 또한 활성화 후에 충방전에 따른 용량감소의 경향이 현저히 관찰되었다. 그러나 2nd phase 조성의 합금은 이들과는 확연한 차이를 보였다. 즉 활성화되기 어렵지만 활성화된 후에 용량감소의 경향은 거의 없었고 또한 자기방전 특성도 우수하였다.