| 초록 |
최근 다중 음이온이 결합된 전이금속화합물이 첫번째 충방전 과정에서 각각의 한 음이온의 전이금속화합물로 변화되는 현상을 응용하여 리튬이온 전지의 성능을 개선하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 리튬 이온 이차전지의 음극재는 충방전이 동안 리튬 이온과의 전기화학 반응으로 인해 부피가 팽창, 수축하여 균열이 생기고, 새로운 표면에 SEI 층이 성장하며 용량이 감소하게 된다. 본 연구에서는 이러한 성능 저하를 최소화하기 위해 다중 음이온이 결합된 전이금속화합물을 구형의 탄소 구조체 내부에 위치시키는 구조체를 합성했다. 전기화학 반응으로 인해 생긴 각각의 전이금속화합물들은 나노 단위에서 heterojunction 구조를 형성하게 되고, 이는 충방전시에 상호간에 입자의 부피 변화를 억제하여 구조체를 유지하는 역할을 하게 된다. 바깥을 감싸는 형태의 탄소 구조체는 충방전시의 부피 변화를 억제하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 전기 전도성을 높여 높은 전류밀도에서도 효과적으로 용량을 발현하는데 도움을 준다. 또한 이 연구에서는 기상에서 수산화 공정을 진행하여 세척 공정이 필요 없고 이로 인해서 환경 오염이 적으며 부산물이 없어 생산 효율이 좋다는 장점이 있다. 최종 합성된 분말은 높은 전류밀도에서도 안정적인 사이클 특성을 보이며, heterojunction과 탄소 구조체가 효과적으로 리튬이온 전지의 사이클 특성을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. |
