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Microelectromechnical system 소자를 위한 박막형 2차 전지용 SnO₂ 음극 박막의 충방전 특성 평가
남상철(S. C. Nam),조원일(W. I. Cho),전은정(E. J. Jeon),신영화(Y. H. Shin),윤영수(Y. S. Yoon) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.1
박막형 2차 전지의 음극 물질로 SnO₂ 박막을 r.f. 스퍼터링을 이용하여 stainless steel이 컬렉터로 증착된 유리 기판 위에 제작허여 새로운 anode 재료로써의 가능성을 알기 위하여 충ㆍ방전 실험을 수행하였다. 증착된 박막은 산소의 분압과 무관하게 모두 순수한 SnO₂ 상으로 관찰되었다. 산소 분압이 증가함에 따라 증착된 박막 내의 결정립의 크기가 증가하였으나 80:20 이후로는 거의 변화가 없었다. 플라즈마 내의 산소 음이온의 재스퍼터링 효과에 기인하여 산소 분압이 증가함에 따라서 표면 거칠기 값이 감소하다 다시 증가하는 경향을 나타내었다. 증착 조건에 무관하게 모든 박막은 첫 번째 사이클에서 부반응을 갖는 전형적언 SnO₂ anode의 특성을 보여 주었다. 200회의 충방전 실험에서 SnO₂ 박막의 용량은 Sn-O에서의 산소 함량 및 표면 거칠기에 의존함을 알 수 있다. 사이클 특성은 초기 충방전 반응에 의해 결정되며 높은 초기 용량 값을 갖는 SnO₂보다 낮은 용량 값을 갖는 경우가 더 안정한 사이클 특성을 보여주었다. SnO₂ thin films for thin film secondary battery anode were deposited on glass substrate with stainless steel collector and charge/discharge experiments were conducted to investigate feasibility of SnO₂ thin film as a new anode material. The as-deposited films were pure SnO₂ phase which is not related to deposition condition. The grain size on the surface of as-aeposited films increased with increase of oxygen partial pressure. However, the grain size did not show any change above oxygen partial pressure of 80:20. The surface roughness of the as-deposited films increased after decreasing because of resputtering effect of oxygen negative ion in plasma. All films showed typical SnO₂ anode characteristics which has a side effect at the first cycle, which is not related to the deposition condition. The charge/discharge experiments of 200 cycles indicated that capacity of SnO₂ films depended on oxygen contents and surface roughness. The cycle characteristics was determined by initial charge/discharge reaction. The SnO₂ film with low initial capacity showed more stable cycle characteristics than film with high initial capacity.