서울대학교_물리분석실험_Cu detection(2024)

목차

1. Abstract
2. Results & Discussion
3. Homework
4. References

본문내용

이번 실험에서는 실제 배터리에 사용하는 NCM 양극재 용액 속 구리 이온의 농도를 정량 분석한다. 매우 미량의 구리 이온을 정량하기 위하여 어떤 전기화학 측정법이 사용되는지 알아본다. 양극 벗김 전압전류법(Anodic stripping voltammetry, ASV)의 원리를 이해하고 포베 다이어그램을 통해 구리 이온의 열역학적 상태를 추정하는 것을 목표로 한다.
ASV는 세가지 과정으로 구성된다. 사전 농축 단계, 휴식 기간을 거친 뒤 선형주사전압전류법이나 네모파전압전류법으로 벗김 과정을 거친다. ASV를 이용하면 신호를 증폭시켜 limit of detection(LOD)를 낮출 수 있는 장점이 있다. 포베 다이어그램은 금속의 열역학적 정보를 간결하게 나타내는 도표로 x축을 pH, y축을 전위로 한다. 포베 다이어그램에서 부식 영역, 부동화 영역, 면역 영역으로 분류할 수 있다.
전극 클리닝(실험1, 지난 실험과 동일한 절차이므로 데이터 분석 생략)을 한 뒤 NCM 용액 속 Cu 농도에 따른 CV가 어떻게 변화하는지 관찰한다(실험2). NCM용액 속 Cu 농도에 따른 전하량의 변화를 관찰한다(실험3). 마지막은 NCM용액이 아닌 실제 배터리 시료 용액 속 Cu의 전하량을 분석하고 미지시료 속 Cu 농도를 계산해본다(실험4).
실험 결과 NCM용액 속 Cu 농도가 증가할수록 전하량이 증가하였다(Figure3). 1mM Cu 용액을 standard로 하는 standard addition method의 calibration을 이용하여 초기 용액의 구리 농도가 1.05mM을 계산하였다. 미지시료 속 Cu의 농도는 Anson plot을 이용하여 0.72mM임을 알 수 있었다. 실험2와 실험3,4를 비교하였을 때 검출한계(LOD)는 ASV 방법이 CV보다 월등히 낮음을 확인하였다.

참고자료

· 없음