Abstract
本實驗是針對Zr-Mn-V-Ni系C15 MgCu2結構合金作一系列的改良。 合金成 分的選擇是藉由壓力 - 成分 - 溫度 (P-C-T) 的曲線去作評估。 結果發 現 ZrMn0.6V0.2Ni1.2T0.05(T=Al 、 Cu 、 Fe 、 Ni) 具有合適的平台 區，因而將之用作為鎳氫電池的負極板，在 25 ℃下作充放電的實驗。 經過 100 次的循環充放電測試後，發現 ZrMn0.6V0.2Ni1.2Al0.05 具有 最好的電極特性，其最高電容量可達 333mAh/g ，而在 100 次的循環使 用後， 仍保有原來電容量的 86%。另外我們亦將原先實驗室所發展出來 的成分 ZrMn0.6V0.2Ni1.2 Co0.1 作成分的修正，加入少量的 La 而成 為 ZrMn0.6V0.2Ni1.2Co0.1La0.03 此成分， 結果發現其電容量從 305 mAh/g 提升到 335mAh/g ，然而其 100 次循環充放電後之電容量只有原 來的 67% 。 探究這兩個循環特性差異極大的成分， 結果發現含 Al的合 金在充放電測試後顆粒的碎化情形較不嚴重， Al 的添加賦與合金較佳的 韌性，在極化曲線的實驗中，含 Al 的合金亦具有較高的過電壓，可能是 在表面生成緻密的氧化層的緣故。實驗過程中亦嘗試減少合金成分中 Mn 的比例，加入 Fe 予以取代， 由此所發展出來的合金成 分 ZrMn0.3V0.25Ni1.2Fe0.25 和 ZrMn0.3V0.25Ni1.2Fe0.25Co0.05，其 電容量分別可達 281 和 270mAh/g ， 100 次充放電後的電容量則分別可 維持原先的 86%和 93% 。 除了改變合金成分外，我們亦嘗試從其它的實 驗變數上去作改良。藉由粒徑大小及無電鍍鎳磷量的變化， 發現其電極 的性能亦受到影響， 以粒徑在 100~325mesh 析鍍量 21wt.% 時最佳。 將原先的鎳網基材用多孔性的材質取代，結果亦發現電容量與循環壽命皆 獲得提升，其過電壓也降低。我們亦嘗試將銅、鎳、鈷等金屬粉末混合在 電極材料中，希望增加電極的導電度，結果發現以混合鈷粉的效果最好， 電容量和循環壽命皆獲得提升。放電的電流密度越高，電池的過電壓越高 ，在 70mA/g 的電流密度下，所研發出來的電極其電容量可維持在 340~270mAh/g ， 當電流密度提高至 300mA/g 時，電容量下降至 235~170mAh /g 。