화공신소재기초실험(화학공학실험1) 예비 보고서 - 셀 충방전 평가 및 CV 평가, 양극 구조 변화 분석(XRD)

소개

"화공신소재기초실험 예비 보고서 - 셀 충방전 평가 및 CV 평가, 양극 구조 변화 분석(XRD)"에 대한 내용입니다.
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목차

I. 12주차 : 셀 충방전 평가 및 CV 평가
1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 시약의 물리화학적 성질 (분자 구조, 분자량, 녹는점, 끓는점 등)
4. 실험 방법
5. 예상 실험 결과(Pre-result)
6. 실험 보고서 참고 문헌

II. 13주차: 양극 구조 변화 분석
1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 시약의 물리화학적 성질 (분자 구조, 분자량, 녹는점, 끓는점 등)
4. 실험 방법
5. 예상 실험 결과(Pre-result)
6. 실험 보고서 참고 문헌

본문내용

12주차 : 셀 충방전 평가 및 CV 평가

1. 실험 목적
● 전기화학 셀의 충방전 평가 기법, CV 평가 기법을 이해한다. 셀의 이론용량과 실제 용량을 비교한다. 장기 Cycle 용량 유지율을 구하고, CV 그래프를 통한 전기화학 셀의 산화환원 반응의 특징에 대해 알아본다.
2. 실험 원리
- 용어 정리
● 전지 용량: 전지를 완전히 방전시켰을 때 얻을 수 있는 전하량으로, 전류와 시간의 곱으로 나타낼 수 있다. 전지의 실제 용량과 이론 용량에는 차이가 있는데, 실제 용량은 전지의 용량을 완전히 방전(혹은 충전)하는 데 소요되는 시간과 충방전 전류의 곱으로 나타낼 수 있고..

<중 략>

13주차: 양극 구조 변화 분석

1. 실험 목적
● 양극재의 결정 구조를 분석하고, 충방전 시의 양극의 구조 변화를 분석한다. 장기 Cycle 이후 양극의 구조 변화를 파악한다.
2. 실험 원리
- 용어 정리
● X선 회절: 결정성 물질의 구조에 대한 정보를 얻기 위한 분석 방법이다. 결정면에 입사한 X선 회절 패턴을 통하여 시료 내 결정성 물질의 종류 및 그 양에 대한 정보를 분석한다.
● 간섭 현상: 보강 간섭 (Constructive Interference)과 상쇄 간섭 (Destructive Interference)이 있다. 보강 간섭은 같은 위상의 두 파동이 중첩될 때 일어나는 간섭으로, 파동의 진폭이 커지는 현상이다. 상쇄 간섭은 반대 위상의 두 파동이 중첩되어 두 파동이 서로 상쇄된 결과 진폭이 줄어들거나 소멸하는 현상이다.
● 회절 현상: 파동이 장애물이나 좁은 틈을 지날 때, 직진하지 않고 휘어지는 현상이다. 방해받는 장애물이나 틈의 크기에 따라 그 틈이 작을수록 회절 현상이 잘 일어나고, 회절 현상으로 인해 파동이 휘어지고 여러 방향으로 퍼진 결과 간섭 현상이 일어난다.
- 이론
● X선 발생 장치: 필라멘트와 타겟 부분에서 수십 kV의 전압을 걸어 주면, 필라멘트에서 전자가 방출된다.

참고자료

· [국내] 김성린 외 5인 (2024) “계면 및 표면 개질을 통한 아연 음극 기반 수계 이차전지의 성능 향상”, 한국공업화학회, 27(3), pp. 35-49.
· [국문 석사] 노재현. (2009). “리튬 이차 전지 음극활물질로서 인 도핑 실리콘과 탄소 복합체 제조 및 전기화학적 특성 조사”, 석사학위논문, 고려대학교 대학원, 서울, 서울특별시, 80 pages.
· [외국] Morneau, C. (2020). Lithium-Ion Batteries: Properties, Advantages and Limitations, Nova, New York
· [국내] 이민규 외 7인 (2021) “차세대 리튬 금속 전지 연구 및 개발을 위한 코인형 전지의 효율적 설계”, 한국전기화학회지, 24(3), pp. 65-75.
· [외국] Braun, A. (2017). X-Ray Studies on Electrochemical Systems : Synchrotron Methods for Energy Materials, De Gruyter, Boston
· [외국] Kaimin, S. (2013). X-ray Diffraction: Structure, Principles, and Applications, Nova Science Publishers, Inc, New York