| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2007년 봄 (05/10 ~ 05/11, 무주리조트) |
| 권호 | 13권 1호 |
| 발표분야 | 에너지 환경재료 |
| 제목 | Si/Ge 다층구조를 통한 리튬이차전지용 음극에 관한 연구 |
| 초록 | 현재 대부분의 전자기기의 에너지원으로 사용하고 있는 리튬 이온전지는 음극에 사용되고 있는 흑연계 탄소재의 이론적 최대용량이 372 mAh/g 으로 제한적이기 때문에 고용량 및 고에너지 밀도의 리튬 이차 전지를 개발하기 위해서는 새로운 음극재료의 개발이 요구되고 있다. 최근 고용량의 음극소재로 연구되어지고 있는 Si은 그 이론적 용량(4200mAh/g)이 현재 상용화 되어있는 흑연계 탄소재에 비해 10배 이상 크다. 하지만 Si은 리튬과의 합금화 반응 시 4배 이상 부피가 팽창, 전극 활물질이 충방전에 의해 미세하게 분쇄되어 집전 특성이 약화되기 때문에, 탄소재와 같은 충분한 사이클 특성을 얻을 수 없었다. 이에 Ge을 Si의 부피팽창에 대한 buffer 물질로 사용하여 Si과 교대증착을 통해 전극을 구성, Si의 부피팽창을 억제하여 충방전 특성의 개선시킬 수 있음을 보였다. 또한, Si와 Ge의 다층 구조를 이룩하기 위하여 음극의 제조는 기존의 Ball-milling 방법이 아닌 sputter를 이용하였으며, 또한 집전체인 동박에 인위적인 거칠기를 만들어 adhesion을 향상, Si의 박리를 억제시켜 충방전 싸이클 특성의 향상을 기대 하였다. 실험의 진행은 기판준비, 증착공정(sputter), 셀조립(coin 2032 cell), 전극의 전기 화학적 테스트(WBCS 3000)의 순서로 진행하였다. 증착 된 전극과 전기화학적 테스트를 마친 전극에 대해서 여러 가지 분석법을 통해서 전극차제의 물성뿐만 아니라 전기화학적 테스트를 마친 전극에 대해서도 분석을 실시하였다. 위와 같은 실험 조건에서 만들어진 음극물질이 가역용량 2500mAh/g이상, 58싸이클 후 초기용량 90%를 유지함을 확인함으로서, 진공 증착 방법을 이용한 다층구조가 리튬 이차 전지의 고용량화를 위한 새로운 대안이 될 것으로 기대한다. |
| 저자 | 임채호, 안승호, 양재훈, 박종완 |
| 소속 | 한양대 |
| 키워드 | Li-ion battery; anode; multi-layer |
