The Effects of Partial Substitution of Mo and Heat Treatment on the Electrode Characteristics of ZrV_0.1Mn_0.7Ni_1.2 Hydrogen Storage alloy

Ni-MH 2차 전지용 ZrV_0.1Mn_0.7Ni_1.2 수소저장합금의 전극특성에 미치는 Mo의 부분치환과 열처리의 영향

Recently Zr-based $AB_2$ type hydrogen absorbing alloy has received much attention as a negative electrode material for the Ni-MH batteries because of its high capacity. In this study $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ alloy was chosen and the effects of heat treatment and a partial substitution of the Mo in Mn site on the various electrode properties were investigated. The alloys was prepared by arc melting (as-cast sample). Some of them were heat treated at $1,100^{\circ}C$ for 4 hours. After this they were differentiated by the different cooling rates of slow cooling and quenching. Various electrode characteristics such as activation process, high rate dischargeability and self discharge characteristic were investigated with the three types of electrodes. It was found that heat treated alloys resulted in an increase in plateau flatness of P-C isotherms however both discharge capacity and high rate capability were decreased. And the partial substitution of Mo for Mn in $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ alloy improved the self-discharge characteristic without the loss of discharge capacity (300mAh/g).

최근 Ni-MH 전지의 고성능화를 위해 방전용량이 높은 Zr기 $AB_2$ 형의 수소 흡장 합금이 주목받고 있다. 본 연구에서는 이 중에서 $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ 합금을 선택하여 합금의 열처리 그리고, Mn 대신 Mo의 부분치환이 전극의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 합금은 먼저 아크 용해로를 사용하여 제작하였으며, 이 합금 중 일부를 $1,100^{\circ}C$에서 가열 후 각각 서냉과 급냉 처리를 행하였다. 이 세 가지 종류의 합금들을 이용하여 활성화 거동, 고율 방전 특성, 자기 방전 특성 등의 전극특성을 평가하였다. 그 결과 합금은 열처리에 의해서 방전용량이 감소하고 고율 방전율 또한 감소하였다. 그러나, 전기 화학적으로 구한 압력-조성 등온곡선의 평탄구역의 기울기를 감소시켰다. 또한 $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ 합금의 Mn을 Mo으로 부분 치환함에 의해서 방전용량의 감소 없이 자기방전특성을 크게 개선할 수 있었다.