[신소재공학실험]Li-Ni-Co-Al-O Cathode Electrode

목차

1. 실험 이론 및 원리
2. 실험 방법
3. 실험 결과

본문내용

가. 실험 배경
현재 사회는 핸드폰 및 노트북과 같이 이동성이 큰 전자기기의 사용이 증가됨에 따라 이차전지의 사용이 증가되고 있습니다. 특히 전기 자동차 등 이차전지를 사용하는 분야가 넓어지면서 더 많은 이차전지에 대한 연구가 필요합니다. 많이 상용되고 있는 양극활물질은 LCO, NCM, LMO, LFP, NCA 등이 있습니다.
현재 가장 많이 사용되고 있는 LCO는 층상 구조이고 수명 또한 길지만 최근 코발트 가격의 폭등으로 축전지 비용이 높아지고 코발트로 인한 환경오염이 문제가 되고 있습니다. 또한 구조적 불안정으로 중대형 전지에서 사용하기 어렵습니다. NCM의 경우 현재 많은 연구가 진행되고 있는 양극재입니다. LMO는 작동전압이 높지만 전지용량이 낮고 스피넬 구조를 갖고 있어 구조적 불안정성의 단점을 갖고 있습니다. 또한 LFP는 중국의 전기자동차에 많이 사용되고 있는 올리빈 구조의 양극활물질로 화학적 안정성이 높으나 작동전압과 전기전도도가 낮은 단점이 있습니다. 또한 에너지밀도가 낮아 부피가 크고 출력이 낮은 경향이 있어 최근 중국에서도 다른 양극활물질의 개발이 이뤄지고 있습니다. 따라서 지금 이상의 부피 에너지밀도를 가진 전지개발이 필요합니다. 리튬은 이온화 경향성이 가장 큰 금속으로 활성도가 크기 때문에 산화제로서 음극으로 사용됩니다. 위의 사진과 같이 일반적인 충방전시에는 리튬이온이 음극으로 이동하면서 전자가 도선을 따라 이동하는 것이 충전, 리튬이온이 양극으로 이동하는 것을 방전이라고 합니다. 실제 전지에서는 음극물질로 Graphite를 사용하지만 실험을 진행할 때에는 양극만의 성능을 확인하기 위해서 충방전의 기준은 양극으로 잡고 음극을 전위가 낮은 리튬으로 사용하는 하프셀 테스트를 진행하였습니다. 따라서 리튬 이온이 음극으로 이동하는 것이 방전, 양극으로 이동하는 것이 충전을 의미합니다.

참고 자료

없음