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- 저자 : 이양범 (검색결과 5 건)
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Ni/MH 2차전지용 음극재료의 합금원소와 결합제 첨가에 따른 부식특성
Ni-MH전지는 타 전지에 비해 전극용량(에너지 밀도)이 크고 저공해의 장점을 가지고 있는 반면, 음극재료인 MH(Metal Hydride)가 실제 전극으로 사용될 때는 충·방전에 따른 전해질내로의 합금성분의 용출·탈락 및 합금표면의 산화 등으로 인해 쉽게 취화하여 전지의 싸이클 수명과 전극용량이 감소되는 단점을 가지고 있다. 특히 전해질로 사용되는 6M KOH용액은 pH14 이상의 강알칼리로서 전극으로 사용되는 대부분 합금의 부식영역에 존재함으로서 Ni/MH전지에 있어서 음극재료의 부식문제는 큰 관심의 대상이 되고 있다. AB_5계 합금들은 LaNi_5를 기본 조성으로 하고 이중에서 La과 Ni 등을 다른 원소들로 일부 치환하여 사용하는데, 이는 수소 흡수 및 방출시 수반되는 부피변화를 줄여 응력을 감소시키거나 합금표면에 보호피막을 형성시켜 충방전에 따른 합금의 열화를 방지하기 위함이다. 그러고 이러한 음극재료를 구성하는 합금원소들의 조성과 음극 제조시에 사용되는 결합제의 종류 및 첨가량 등은 음극의 부식에 상당한 영향을 미친다. 따라서, 본 실험에서는 이러한 음극재료의 부식특성을 조사하고자 다양한 조성비를 갖는 MH전지의 음극재료를 제조한 후 결합제중 대표적인 PTFE와 Si sealant 첨가 및 Cu 도금을 행한 전극들을 선택하여 6M KOH전해질 용액에서 전기화학적 방법으로 각 합금의 부식거동과 그에 따른 부식생성물 등을 조사하였다. PTFE를 첨가한 시편들의 경우는 합금원소의 용출로 인한 활성화 영역에서의 부식전류밀도가 증가하는 반면 실란트로 결합한 시편들에서는 활성태 영역에서의 부식전류밀도 증가가 더디며, 쉽게 부동태화 됨을 볼 수 있었다. 이는 실란트의 강한 결합력이 양극분극시에 생기는 결정격자 팽창으로 인한 합금의 파쇄를 억제시켜 합금원소들이 용액으로 노출됨을 제한하기 때문이며, 시편들의 전체적인 분극곡선을 통해 볼 때 합금 내에 Co함량의 증가는 내식성을 향상시킬 것으로 예측되었다. 전지용 음극재료들의 부식특성은 합금설계시 첨가되는 합금원소의 종류와 치환되는 각 합금의 조성비에 크게 좌우되지만, 음극재료의 내식성 향상에 기여하는 합금원소일지라도 첨가되는 양이 많을 경우에는 시편표면에서 산화피막의 형성이 심하여 전극내로의 수소의 확산을 방해하고 전극표면에서의 수소기체 발생때문에 수소흡수능력을 감소시키는 역효과를 가져와 방전용량을 저하시키므로, 앞으로 내식성과 전극용량의 두 조건을 만족시키는 적절한 조성비의 합금설계가 연구되어야 할 것이다. Recently, the Ni-metal hydride(MH) rechargeable batteries have been developed and commercialized because of their superior properties such as high energy density, long cycle life and environmental cleanliness. However, during electrochemical cycling of the alloy, the active material undergoes a degradation process. The pulverization of the active material with every charge-discharge cycle increases the surface area of the material that is in contact with the electrolyte, In addition, this tendency as like as pulverization enhances the corrosion of alloy elements. Accordingly, in this study, Negative electrodes for use in Ni/MH batteries were prepared from AB_5-tyPe alloy powder being mixed with PTFE(polyterafluoroethylene), Si sealant or Cu coating. Then we have attempted to investigate the corrosion behavior of metal hydride electrodes by potentiodynamic and cyclic voltammetry method in a deaerated 6M KOH solution. During the anodic polarization of electrode, the corrosion current density of negative electrode mixed PTFE much more increased than Si sealant added electrode. Corrosion products such as La(OH)₃ are increasingly formed during prolonged cycling. The atoms of less noble elements at the grain surface can be oxidized by water molecules. These form of metal oxide or hydroxide are no longer available for the storage of hydrogen. The increase of cobalt contents that add to electrode improves anti-corrosion rate. As a results, it was found that this corrosion behavior depend on composition of added alloy elements and binding materials.
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