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표제지
국문초록
목차
제1장 서론 10
제2장 이론적 배경 15
제1절 전극의 정의 15
제2절 양극 활물질 17
1. 층상구조 전이 금속 화학물 17
2. 양극 활물질의 요구 특성 18
제3절 음극 활물질 20
1. 리튬 금속 20
2. 탄소재 20
제4절 바인더 22
제5절 전해질 23
제6절 분리막 25
1. 분리막의 기본 특성 25
제3장 실험 방법 27
제1절 양극 활물질 준비 27
제2절 양극 활물질 코팅 27
제3절 전극 제작 28
제4절 리튬이온 이차전지 제작 28
제5절 물성 측정 29
1. X선 회절 분석 29
2. 미세구조 관찰 30
3. 전기화학 특성 분석 30
제4장 결과 및 고찰 32
제1절 X선 회절 분석 32
제2절 전기화학 특성 및 미세구조 관찰 33
1. LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2의 성능 비교 결과(이미지참조) 33
2. LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2의 열처리 온도에 따른 영향(이미지참조) 37
3. 열처리 시간에 따른 영향 41
4. 알루미나 양에 따른 전기화학적 성능변화-1 47
5. 알루미나 양에 따른 전기화학적 성능 변화-2 51
제5장 결론 55
참고문헌 57
Abstract 60
Fig. 1. Supply and demand of lithium by year. 12
Fig. 2. (a) The structure of LiXO₂ (X＝Co, Ni, Mn) and (b) The... 13
Fig. 3. Change in performance depending on the amount of three... 14
Fig. 4. Charging and discharging process of lithium-ion secondary... 16
Fig. 5. The structure of anode carbon material. 21
Fig. 6. The structure of PVDF. 22
Fig. 7. The structure of LiPF6.(이미지참조) 24
Fig. 8. A schematic diagram of a lithium-ion coin cell. 29
Fig. 9. X-ray diffraction patterns of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(이미지참조) 32
Fig. 10. Electrochemical properties of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 and...(이미지참조) 34
Fig. 11. Scanning electron micrographs of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 and Li...(이미지참조) 36
Fig. 12. Changes in electrochemical performance with annealing te... 38
Fig. 13. Scanning electron micrographs for increasing annealing... 40
Fig. 14. Changes in electrochemical performance with annealing... 43
Fig. 15. Difference in discharge capacity with annealing time. 44
Fig. 16. Scanning electron micrographs with annealing time 45
Fig. 17. Images of the EDS mapping region(a, b) and the elemental... 46
Fig. 18. Changes in electrochemical performance depending... 48
Fig. 19. Difference in discharge capacity with amount Al₂O₃ 49
Fig. 20. Scanning electron micrographs depending on the... 50
Fig. 21. Changes in electrochemical performance depending on the... 52
Fig. 22. Scanning electron micrographs depending on the... 54
초록보기 더보기
현대 사회로 오면서 가전제품 및 전기자동차를 개발하는 과정에서 에너지를 이용하는 수단인 배터리의 중요성이 더욱 커지고 있으며 이 과정에서 리튬 배터리에 대한 수요가 급증하였다. 초기에는 LiCoO₂를 양극 활물질로 이용하였지만 경제적이지 않고 낮은 가역 용량을 가지며 충방전 사이클이 진행되면서 용량이 심하게 감소하였고, 이러한 현상을 해결하기 위하여 성능이 더 좋은 양극 활물질을 개발하려고 노력하였다.
그 결과로 LiNi1-x-yCoxMnyO₂를 개발하였는데 이 물질은 초기 양극 활물질인 LiCoO₂에 니켈과 망간을 치환한 물질이며 치환 물질의 양에 따라서 전기화학적인 특성이 조금씩 달라진다. 이러한 특성은 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O₂와 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O₂를 비교실험함으로써 확인할 수 있었다.
결과적으로 니켈의 양이 많은 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O₂는 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O₂에 비하여 용량의 감소가 심하였고, 이러한 문제를 해결하기 위하여 전해질 및 양극 활물질과 반응하지 않는 알루미나를 소량 코팅하였다. 코팅함으로써 알루미나가 양극 활물질 표면을 감싸게 하여 리튬 이온의 삽입/탈리 이외의 부반응을 억제해주어 성능이 감소하는 현상을 지연시킬 수 있었다.
본 연구를 통하여 알루미나를 표면에 코팅할 때 온도와 열처리 시간, 알루미나의 코팅 양에 변화를 준 후 전기화학 성능 테스트를 통하여 표면을 코팅할 때 최적의 열처리 조건과 가장 적합한 알루미나의 코팅 양을 알 수 있었으며, 그 조건은 600℃, 4시간, 0.08 wt.%였다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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