Abstract
以AB2化學計量關係形成的Laves相合金，具吸氫含量大及吸氫速率高等特性，極適合作為鎳氫二次電池的負極材料。本實驗設計一系列置換型鋯錳鎳基合金，從原子大小，氫化物生成熱，來探討置換原子對吸放氫性質及充放電性能的影響，且希望找到一合金組成在一大氣壓下具有優異的吸放氫性質及小遲滯(hysteresis)現象。合金以電弧法製得，部分(-100~+325 mesh)合金粉末進行恆溫下氣相吸氫速率及氫氣壓力與氫含量關係(P-C-T isotherm)之實驗。而另一部分(-325 mesh)粉末則施予表面無電鍍鎳處理，並加入鐵氟龍(PTFE)黏結劑約3wt%，鋪在鎳網上施壓製成負極板。另外，以氫氧化鎳Ni(OH)2為正極；尼龍不織布(nonwoven nyloncloth)作為分隔層 (separator)；在電解液30wt%KOH-1wt%LiOH中進行充放電實驗。從實驗結果的分析，我們發現以鋯錳鎳基形成AB2計量關係的合金具有C15型式立方結構，而部分置換他種元素則導致晶格膨脹或收縮，這會影響其儲氫性質及充放電行為。例如，錳部分取代鎳會提高吸氫量，但P-C-T曲線遲滯現象明顯增大，所以，放電容量差(~50mAh/g)；部分釩置換錳可降低遲滯並提高吸氫量，但平原區氫氣壓(plateau pressure)卻低於一大氣壓；添加鈷則可改善上述情形。因此在本實驗中得到一個較佳的負極材料--ZrMn0.6V0.2Co0.1Ni1.2，其放電電容量值在330mAh/g附近。此外，本實驗亦發現錳在充放電過程中會被溶解出來，電極合金仍有微粉化發生，這些都是造成電容量衰減的原因。ZrMn0.6V0.2Co0.1Ni1.2在大電流放電的條件下，仍有非常好的放電特性(在放電電流100mA/g及150mA/g時，分別為 ~318mAh/g及~296mAh/g)，這與其具有高吸氫速率有相當關係。