신소재프로젝트3 - 세라믹세션 / 액상법을 이용한 소재 합성 결과보고서

소개

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목차

가. 리튬이온 이차 전지 구성요소와 역할 및 원리
나. XRD의 원리
다. PYRO(초 급속 연소 합성법) 합성 방법
라. 실험 과정
마. 결과 및 고찰 - LFP의 XRD 그래프 및 고찰 / LPF 전극을 이요해 만든 2032 셀의 ECD 그래프
바. 출처

본문내용

가. 리튬이온 이차 전지 구성요소와 역할 및 원리
리튬 이차전지는 두 개의 음극, 양극의 고유한 물성에 따른 전위차에 의한 전자 이동이 일어나서 각각의 전극에서 발생하는 산화와 환원 반응을 통해 화학 에너지를 전기에너지로 변환되는 장치이다. 이 반응은 음극, 양극 사이에서 이온 전도체인 전해질을 통해 리튬 이온의 삽입, 탈리 반응에 의해 이루어진다. 이 반응을 원활히 하기 위해 전극 내에서의 이온의 삽입, 탈리가 용이하고, 이러한 과정의 반복 동안에 전극구조가 안정한 재료를 전극으로 이용한다. 리튬 이차전지는 일반적으로 Li 이온을 포함하는 전이금속산화물 (transition metal oxide)를 양극재료로, 탄소를 음극재료로 사용하며, 전해질은 액체 전해질을 사용한다. 양극과 음극의 전위가 서로 달라 이때 발생되는 물질의 고유 에너지 차이로 인한 전압차를 이용한다. 리튬 이차전지의 가장대표적인 형태는 LiCoO2/graphite이다. LiCoO2/graphite의 반응 메커니즘을 아래의 식에 나타내었다.

충전 시에는 양극에 존재하는 리튬이온이 음극의 layer 사이로 이동하게 되고, 방전 시에는 음극의 layer 사이에 저장되어 있던 리튬이온이 양극의 LiCoO2 layer 사이로 이동하게 되며, 이러한 반응을 통해서 리튬이차전지가 작동하게 된다. 이러한 원리를 다음 그림에 나타내었다.

리튬 이차전지의 일반적인 구성요소는 음극(anode), 양극(cathode), 분리막(separator), 전해질(electrolyte)의 4가지로 되어있다.

참고자료

· 리튬이차전지용Li[Ni0.9CoxMn0.1-x]O2 (0.02≤x≤0.08) 양극의 합성 및 전기화학적 특성 연구, 2018 년 6 월, 금오공과대학교 산업대학원, 석사학위논문, 김득수, 4p ~ 7p
· 「기능성 나노 구조 물질을 위한 저비용, 단순 공정의 초급속 연소합성 기술 개발」, 교육부 2012년 12월17일 조간보도자료
· Pyro-Synthesis and Characterization of LiMn2O4 as Cathode Materials for Lithium-ion Batteries , 한승미, 학위논문(석사)-- 전남대학교 대학원, 2019, 26p - 27p
· Pyro-Synthesis and Characterization of LiMn2O4 as Cathode Materials for Lithium-ion Batteries , 한승미, 학위논문(석사), 2019, 39p - 40p
· 리튬이차전지용 양극재 개발 동향,Journal of the Korean Electrochemical Society, Vol. 11, No. 3, 2008, 박홍규, 207p - 208p
· 리튬이온이차전지의 특성과 전망, 김창삼, 세라미스트 13권 제1호, 2010년 2월, 43p