Mo2CTx MXene 기반 유연 프리스탠딩 전극 제조및 리튬이온전지 음극 특성 연구 (Fabrication of Flexible Free-Standing Mo2CTx MXene Electrodes and Their Lithium-Ion Battery Anode Performance)

서지정보

· 발행기관 : 한국전지학회
· 수록지 정보 : 한국전지학회지 / 5권 / 1호 / 50 ~ 54페이지
· 저자명 : 우미혜, 강영구

초록

본 연구에서는 Mo2Ga2C MAX 상에서 불산을 이용해 갈륨층을 선택적으로 제거하여 Mo2CTx MXene을합성하였으며, TBAOH(tetra-butyl-ammonium hydroxide) 층간 삽입과 초음파 처리를 이용해 Mo2CTx MXene을박리(delamination)하였다. 합성된 MXene 분산액을 이용해 i) 박리 전 다층 시료, ii) 증류수-초음파 박리 시료,iii) TBAOH-초음파 박리 시료의 세 가지 시료를 제조하고, 진공여과법을 이용해 바인더와 집전체 없는 프리스탠딩(free-standing) 전극을 제작하였다. 1 M LiPF6 EC:DME(1:1, v/v) 액체 전해질을 사용한 리튬이차전지 음극재 전기화학 평가 결과, TBAOH-초음파 박리 시료가 가장 높은 방전용량과 우수한 가역성을 나타내어 최적 박리 조건임을 확인하였다. 더 나아가, 동일 시료를 LiSO3CF3/PEGDME 기반 고분자 전해질 전지에 적용한 결과, 액체 전해질 대비 용량은 일부 감소하였으나 고분자 전해질 조건에서의 구동이 확인되어 플렉서블전지 음극 소재로서의 잠재력을 입증하였다.

영어초록

In this study, Mo2CTx MXene was synthesized by selectively removing the gallium layers from aMo2Ga2C MAX phase precursor using hydrofluoric acid. Delamination of the resulting MXene was achievedthrough intercalation with tetra-butylammonium hydroxide (TBAOH) followed by sonication. Three types ofMXene-based samples were prepared: (i) multilayer structure without delamination, (ii) sonicated in deionizedwater, and (iii) TBAOH-intercalated and sonicated. Free-standing electrodes were fabricated via vacuum filtrationwithout the use of binders or current collectors. Electrochemical evaluation in lithium-ion half-cellsusing a 1 M LiPF6 in EC:DME (1:1, v/v) liquid electrolyte revealed that the TBAOH-sonicated sample exhibitedthe highest discharge capacity and excellent reversibility, confirming the optimized delamination condition.
Furthermore, application of the same electrode in a cell with a LiSO3CF3/PEGDME-based polymer electrolyteshowed stable operation despite a slight decrease in capacity, demonstrating its potential as a flexible anodematerial for next-generation lithium-ion batteries.

참고자료

· 없음