Lithium Ion Battery-음극 소재 합성과 물리적, 전기화학적 특성 분석

목차

1.실험목적 (Purpose)
2.실험이론 (Experimental Theory)
3.실험결과 (Result)
4.고찰 (Discussion)
5. 결론 (Conclusion)

본문내용

최근 휴대용 전자 기기 및 통신 기기의 발달로 인해 소형화, 경량화 및 고성능화에 대한 기술 개발의 필요성이 요구되고 있으며, 이동용 전원으로서 이차전지의 개발이 중요하게 되었다. 납축전지, Ni-Cd battery, Ni-MH battery는 2차 전지로 많이 사용되어 왔지만 이들은 무게가 무겁고 환경문제를 일으키기 때문에 소형화 및 경량화의 조건을 충족시키지 못하여 이를 위해 에너지 밀도가 높은 2차 전지가 필요하게 되었다. Li ion battery는 가볍고, 부피에 비에 에너지 밀도가 높고 작동 전압이 높을 뿐 아니라 싸이클 수명이 길며 자기방전성이 낮은 것 등의 장점으로 많은 휴대용 전자 기기 및 통신 기기에 사용되고 있다. 리튬은 가장 가벼운 금속(6.941g/mol)이며 전기화학적 산화/환원 전위가 가장 낮으므로(-3.045V, 표준수소전극) 리튬 금속을 음극으로 사용하면 높은 이론용량(3860 mAh/g)의 고 에너지 밀도를 갖는 전지의 제조가 가능하다. 그러나 리튬을 음극으로 사용하게 되면 충방전을 반복함에 따라서 ‘수지상’이 형성되고 이것은 수명저하 및 안정성의 문제가 발생하여 상용화에는 적합하지 않다. 또한 실리콘계 음극 활물질은 상온에서 리튬이온과 반응 시 높은 용량을 구현하는 장점을 가지지만 실리콘과 같은 무기물계 음극 활물질은 낮은 사이클 수명을 가지고 전기 전도성이 낮아 리튬의 삽입/탈리시 일어나는 전하 전달 반응이 원활하게 발생하지 않는다는 단점이 있다. 현재 상용화되어 사용하고 있는 Li ion battery용 음극 활물질로는 탄소재인 graphite(최대 이론적 용량: 373mAh/g)가 대표적이다. 탄소재 음극 활물질은 그 구조에 따라 충,방전 용량 및 초기 효율 등 리튬 이온의 삽입 및 탈리 반응 특성이 서로 다르다. 이는 탄소체의 미세구조의 차이에 따라, 리튬이온의 삽입 및 탈리 반응이 일어나는 위치 및 종류에 따라 달라지는 것으로 이러한 탄소체의 미세 구조 및 미세 구조의 조절에 대한 이해는 리튬 이차 전지용 음극 소재로서의 탄소재 제조 및 개발에 있어서 매우 중요하다.

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