화학실험기법2_ Synthesis of Electrocatalysts for Lithium-Air Batteries

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental Method
3. Results & Discussion
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

Abstract
리튬-산소 배터리는 높은 에너지 밀도를 갖고 있다는 점에서 기존의 리튬-이온 배터리보다 전망이 좋을 수 있으나, 재충전 과정에서 상당히 큰 과전압이 발생한다는 문제점이 있다. 본 실험은 최근 주목받는 광촉매를 이용하여 빛을 비춰줄 경우 발현하는 localized surface plasmon resonance(LSPR) 현상을 양극에 적용하였다. Ketjen Black에 도입한 금 나노 입자는 충전 과정에서 Li2O2 를 쉽게 분해할 수 있도록 작용하며, plasmonic effect에 의해 생성된 핫 캐리어로 충전 시 과전압을 효율적으로 억제할 수 있었다. 최종적으로 고용량의 리튬-산소 배터리를 제작하고 그 작동원리에 대한 이해를 높일 수 있었다.

Introduction
지난 30 년간, Li-ion 배터리는 intercalation composite 의 음극재와 양극재를 기반으로, 휴대용 전자기기의 상업시장을 이끌며 디지털 혁명을 가져왔다. 현재의 Li-ion 배터리 시장을 이끄는 기본적인 주요 전지 반응은 두 겹의 화합물 사이에서 가역적인 Li-ion intercalation-deintercalation cycles 가 반복되는 것이다. 하지만 에너지 밀도와 전지 용량의 이론적인 한계에 빠르게 다가가면서 더 나은 에너지 밀도와 실용적인 충방전 사이클, 저렴한 비용 등을 갖춘 대체 디바이스가 과학계에서 요구되었다. 이는 전기차에 적용하여 현실적인 주행거리를 충족시키고 운행 비용을 낮출 수 있기에 더욱 이목을 끌고 있다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해서 기존의 intercalation mechanism 에서 conversion mechanism 으로 이동하며 대표적인 고에너지의 리튬-황 배터리와 리튬-산소 배터리가 큰 주목을 받았다. 그 중 리튬-산소 배터리는 음극으로 리튬 메탈을, O2 를 양극의 활물질로 사용하며 리튬 이온을 포함한 전해질로 이루어진 것이 가장 많이 연구되어왔다.

참고자료

· i Xiao, Y.L.; Liu,Z.; Leung,K.; Chen, L.Q.; Lu, P.; Qi, Y. Connecting the irreversible capacity loss in Liion batteries with the electronic insulating properties of solid electrolyte interphase (SEI)
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· ii Kim, C.; Kim, M.; Mota, F.M.; Kim, D. H. Disentangling plasmonic and catalytic effects in a
· practical plasmon-enhanced Lithium–Oxygen battery, Journal of Power Sources. 2022, Volume 547,
· 2022, 232002