Li metal 2차 전지 조립 및 성능 측정 결과보고서

목차

1. 리튬이온전지의 구성요소와 각 구성요소에 대하여 설명하시오.
2. 현재 상용화된 셀에 쓰이고 있는 LiCoO2(양극)와 Graphite(음극), Li 메탈의 이론용량을 구하시오.
3. LiCoO2의 실제 전지에서의 용량은 이론 용량의 50~60% 밖에 사용할 수 없고, 또한 충전함에 따라 LiCoO2의 부피가 증가한다. 그 이유를 설명하시오.
4. 밑에 그림과 같이 Graphite를 음극의 경우 충방전 시 세 번의 potential plateau가 생기는 이유를 설명하시오.

본문내용

1. 리튬이온전지의 구성요소와 각 구성요소에 대하여 설명하시오.

a) 양극 : 위 그림의 LiCoO2에 해당하고, Li+ 이온을 내 보냄으로서 Co가 전자를 내 놓는 역할을 하게 하여 전자의 이동을 유도한다.
b) 음극 : 위 그림의 C 에 해당하고 양극으로부터 Li+ 이온을 받아들여 층상 구조상의 각 층에 interstitial로 가지고 있다가 다시 방전시 돌려 보냄.
c) 전해질 : 양극과 음극 사이로 이온이 이동할 수 있도록 Liquid, Gel, Solid 형태의 화합물을 씀.
d) 분리막 : 양극과 음극이 직접 붙어버리면 “펑” 하기 때문에 양극,음극의 접촉을 막는 용도로 사용함. PE or PP 쓴다.

< 중 략 >

4. 밑에 그림과 같이 Graphite를 음극의 경우 충방전 시 세 번의 potential plateau가 생기는 이유를 설명하시오.

음극을 graphite로 사용했을 경우, 충·방전시 graphite 사이로 들어갔던 Li+ 이온이 다시 돌아가지 못하고 남아있는 이온들이 graphite층 표면에 존재하던 -COOH, -OH, -CO2 랑, 전해질이 반응하면서 용매분해현상을 일으키기 때문이다. 즉 Li+ 이온이 용매분해 현상을 일으키면서 전체 반응이 비가역적으로 이루어지게 되고 이때 용매분해현상을 일으키게 되면서 graphite전극 계면에 피막이 형성(Solid electrolyte interface)되어 이온의 이동을 방해하기 때문에 처음 몇 cycle 동안 전위평탄전압 구역이 생기는 것 같다.

참고자료

· The Development of Technology for Lithium Polymer Secondary Battery -한국전자통신연구원.정보통신부2000