고출력 리튬이온전지를 위한 CuO 코팅된 타이타늄 나이오븀 옥사이드 (CuO-Coated Titanium Niobium Oxide for High-Power Lithium-Ion Batteries)

서지정보

· 발행기관 : 한국공업화학회
· 수록지 정보 : 공업화학 / 35권 / 6호 / 552 ~ 558페이지
· 저자명 : 이채원, 안민주, 안효상, 김은채, 손영욱

초록

Wadsley-Roth 상의 TiNb2O7 (TNO)은 리튬 이온 확산에 유리한 구조를 가지고 있어, 리튬이온전지(LIBs)의 고출력 음극물질로 유망한 후보로 주목받고 있다. 그러나 넓은 밴드갭(2.92 eV)으로 인한 낮은 전자전도도는 TNO의 전기화학적성능을 제한하는 요인이다. 이를 해결하기 위해, 본 연구에서는 마이크로 크기의 TNO에 CuO를 코팅하는 방법을 적용하였다. CuO 코팅은 충⋅방전 과정을 통해 Li2O 상이 풍부한 solid electrolyte interphase (SEI) 층을 형성하여 이온 수송을 촉진할 뿐만 아니라, SEI 층의 저항을 감소시킨다. 또한 Cu2+가 일부 도핑되어 추가적인 전자 전달 운반체를 제공하여 전자전도도를 향상시킨다. 그 결과, 2.3 g/cm3 의 전극 밀도 조건에서 반쪽 전지의 CuO-TNO는 0.5 C로 100 사이클진행 후 234.5 mAh/g의 높은 가역용량과, 5 C에서 94.3%의 향상된 용량 유지율을 확인하였다

영어초록

The Wadsley-Roth structure of TiNb2O7 (TNO) offers a favorable framework for fast Li-ion diffusion, making it a promising candidate for high-power anode materials in lithium-ion batteries (LIBs). However, its inherently low electronic conductivity, due to a wide bandgap (2.92 eV), limits its electrochemical performance. To address this limitation, we introduced a CuO coating onto micro-sized TNO particles. The CuO coating promotes the formation of a Li2O-rich solid electrolyte interphase (SEI) layer during cycling, which not only enhances ion transport but also reduces SEI layer resistance. Additionally, Cu2+ doping improves electronic conductivity by introducing additional charge carriers. As a result, CuO-TNO maintained a high reversible capacity of 234.5 mAh/g after 100 cycles at 0.5 C and achieved a capacity retention of 94.3% at 5 C in a half-cell with an electrode density of 2.3 g/cm3 .

참고자료

· 없음