마이크로 전극에 의한 2차 전지용 활물질 단일 입자의 전기화학적 평가

Abstract

마이크로전극을 사용하여 니켈-수소 전지의 전극 활물질인 수소저장합금<TEX>$(MmNi_{3.55}Co_{0.75}Mn_{0.4}Al_{0.3})$</TEX>과 수산화니켈의 단일입자에 대하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 즉 마이크로 전극을 활물질 입자 한 개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고 전위 주사(Cyclic Voltammograms) 및 포텐셜 스텝(Potential Step)으로 실험을 실시하였다. 그 결과 수소저장 합금 입자의 경우 -0.9, -0.75, -0.65V 부근에서 3개의 산화 피크 및 -0.98V에서 수소발생 전위, 그리고 수산화니켈 입자의 경우 프로톤 산화 환원 반응(0.45V, 0.32V)과 산소 발생 반응 전위를 보다 명확하게 확인 할 수 있었다. 그리고 수소흡장합금 입자 내에서의 수소 흡장 및 방출 전 과정에 대해 수소 확산계수 <TEX>$(D_{app})\;(10^{-9}\sim10^{-10}cm^2/s)$</TEX>가 얻어졌다. Electrochemical properties were studied for a single particle of active material of hydrogen storage alloy <TEX>$(MmNi_{3.55}Co_{0.75}Mn_{0.4}Al_{0.3})$</TEX> and nickel hydroxides <TEX>$(NiOH)_2$</TEX> for the secondary Nickel Metal Hydride (Ni-MH) batteries using the microelectrode, which was manipulated to make electrical contact with an active material particle for cyclic voltammograms (CV) and potential-step experiments. As a result of CV test, it was found that three kinds of hydrogen oxidation peaks at -0.9, -0.75 and -0.65 V and hydrogen evolution peak at -0.98 V for hydrogen storage alloy were separately observed and two kinds of peaks of proton oxidation/reduction at 0.45 and 0.32 V and oxygen evolution reaction (OER) at 0.6 V for nickel hydroxides were also more clearly observed. Furthermore hydrogen diffusion coefficient within a single particle was also found to vary the order between <TEX>$10^{-9}\;and\;10^{-10}cm^2/s$</TEX> over the course of hydrogenation and dehydrogenation process for potential-step experiments.