리튬 이차전지의 흑연 음극과 탄산 프로필렌계 전해질 계면반응에 미치는 온도의 영향 = Effect of Temperature on Interfacial Reactions between Graphite Negative Electrodes and Propylene Carbonate-based Electrolyte solutions in Lithium Secondary Batteries|RISS 상세보기

국문 초록 (Abstract)

최근 하이브리드 자동차, 전기자동차의 동력원으로써 리튬이차전지가 적용이 되고 있다. 낮은 전위에서 작동이 되는 음극물질로써 흑연은 낮은 가격, 작은 비가역 용량, 우수한 사이클 특성 등의 이유로 리튬 이차전지의 음극으로 사용되고 있다. 흑연 층간으로 리튬 이온의 안정한 삽입/탈리 반응은 전해질의 종류, 조성, 농도, 온도 등에 강하게 의존한다. 일반적으로 EC계 전해질에서는 효과적인 SEI를 형성하여 안정한 리튬이온의 삽입/탈리 반응이 진행되지만 PC계 전해질에서는 효과적인 SEI가 형성되지 않아 용매화된 리튬의 공삽입 반응이 진행되게 되고, 이로 인해 흑연 전극의 구조가 붕괴되며 리튬 이온의 삽입/탈리 반응이 일어나지 못한다. 초기 충전과정 동안에 음극 표면에 생성되는 표면피막은 계속되는 용매의 공삽입과 전해질 분해를 막아주기 때문에 리튬 이차전지의 필수 구성 성분이라 할 수 있다. 따라서 리튬 이차전지의 성능을 향상시키기 위해 SEI의 형성과정을 포함하는 음극과 전해질 간의 계면반응을 이해하는 것은 매우 중요하다. 이전 연구에서는 -15 ℃에서 용매화된 리튬의 삽입반응을 억제하여 리튬의 삽입전위 (0.25∼0.0 V vs. Li/Li+)에서 전극반응이 진해되는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 흑연과 PC계 전해질에서의 반응들이 온도와 염에 따라서 어떤 영향을 미치는가에 대해 상세하게 규명하고자 하였다. 전기화학적 분석 통하여 다양한 염에서 표면피막의 특성을 조사하여 저온에서 생성된 효과적인 표면피막에 의해서 상온에서도 효과가 있음을 제시하였다. Raman 분석을 통하여 PC계 전해질을 사용함에도 불구하고 저온에서 흑연 층간에 가역적으로 삽입/탈리되는 현상을 전해질 중에서 화학적 교환 효과와 관련이 있다는 것을 규명하였다. 또한 다양한 염과 온도에 따른 용매화 수가 충방전 특성에 영향을 주는 것을 Raman 피크 피팅에 의해 조사 하였다.

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최근 하이브리드 자동차, 전기자동차의 동력원으로써 리튬이차전지가 적용이 되고 있다. 낮은 전위에서 작동이 되는 음극물질로써 흑연은 낮은 가격, 작은 비가역 용량, 우수한 사이클 특성...

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