[학위논문]에너지 소자용 전극의 유기물 나노 코팅과 전도성 고분자 고차원 나노구조 합성 Organic nano-coating of the electrode for energy device and synthesis of high dimensional nano-structure with conducting polymer원문보기
최근 소형 리튬이온전지를 사용하는 휴대폰, PDA, 노트북의 성능이 비약적으로 향상되고 내연 엔진과 배터리 엔진이 조합된 하이브리드전기자동차를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행 됨에 따라 고용량이면서 고율방전특성이 우수한 리튬이온전지의 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 양극 활물질의 표면 개질하는 것이고, 화학적 흡착이 강한 계면활성제와 전도성 고분자인 ...
최근 소형 리튬이온전지를 사용하는 휴대폰, PDA, 노트북의 성능이 비약적으로 향상되고 내연 엔진과 배터리 엔진이 조합된 하이브리드전기자동차를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행 됨에 따라 고용량이면서 고율방전특성이 우수한 리튬이온전지의 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 양극 활물질의 표면 개질하는 것이고, 화학적 흡착이 강한 계면활성제와 전도성 고분자인 폴리아닐린 합성을 통한 양극 활물질 표면에 유기물 코팅을 함으로서 고율방전특성, 주기능력, 열적안정성 등을 높이고자 하였다. 또한 나노 단위의 구조물이 촉매 등에서 관심을 받고 있고, 전기를 통하는 전도성 고분자를 금속 산화물과 복합화 할 경우 전도성고분자가 전자를 전달하는 역할을 하여 기존 금속 산화물의 역할을 증대시켜줄 수 있다. 또한 그 구조를 속이 빈 중공구조로 형성할 경우 넓은 표면적으로 인해 그 효과가 증대할 수 있다. 본 연구에서는 양극 활물질로 LiNi0.8Co0.15QAl0.05O2을 사용 하였으며, 자가-안정 분산 중합법을 응용하여 활물질 표면에 전도성 고분자인 폴리아닐린이 잘 덮일 수 있게 하였으며, 단층자가조립법을 응용하여 계면활성제의 화학적 흡착을 통한 표면 유기물 코팅이 형성되게 하였다. 표면 개질 후 구조 분석은 XRD, FT-IR, UV-vis. 분석을, 표면에 형성된 코팅 층을 관찰하기 위해 FE-SEM, FE-TEM 을 이용하여 관찰하였다. 코팅 후 전기화학적 특성 변화를 비교해 보기 위해 CV, 임피던스, 율 특성 분석, 사이클 특성을 측정해 보았으며, 열적 안정성을 알아 보기 위해 DSC 측정을 실시하였다. 폴리아닐린과 Fe3O4의 복합 나노중공체를 형성하기 위해 폴리스타이렌을 코어 물질로 하여 폴리아닐린 쉘을 덮은 뒤, 폴리스타이렌을 제거하여 할로우 형태를 만들었으며 in-situ, ex-situ 두 방법을 이용하여 폴리아닐린 할로우 표면에 Fe3O4가 분포되도록 하였다. 형성된 나노 복합중공체의 형성을 확인하기 위해 XRD, FT-IR로 구조 분석을, FE-SEM, FE-TEM의 관찰을 통해 각 과정별 형태 변화를 관찰해 보았다.
최근 소형 리튬이온전지를 사용하는 휴대폰, PDA, 노트북의 성능이 비약적으로 향상되고 내연 엔진과 배터리 엔진이 조합된 하이브리드 전기자동차를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행 됨에 따라 고용량이면서 고율방전특성이 우수한 리튬이온전지의 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 양극 활물질의 표면 개질하는 것이고, 화학적 흡착이 강한 계면활성제와 전도성 고분자인 폴리아닐린 합성을 통한 양극 활물질 표면에 유기물 코팅을 함으로서 고율방전특성, 주기능력, 열적안정성 등을 높이고자 하였다. 또한 나노 단위의 구조물이 촉매 등에서 관심을 받고 있고, 전기를 통하는 전도성 고분자를 금속 산화물과 복합화 할 경우 전도성고분자가 전자를 전달하는 역할을 하여 기존 금속 산화물의 역할을 증대시켜줄 수 있다. 또한 그 구조를 속이 빈 중공구조로 형성할 경우 넓은 표면적으로 인해 그 효과가 증대할 수 있다. 본 연구에서는 양극 활물질로 LiNi0.8Co0.15QAl0.05O2을 사용 하였으며, 자가-안정 분산 중합법을 응용하여 활물질 표면에 전도성 고분자인 폴리아닐린이 잘 덮일 수 있게 하였으며, 단층자가조립법을 응용하여 계면활성제의 화학적 흡착을 통한 표면 유기물 코팅이 형성되게 하였다. 표면 개질 후 구조 분석은 XRD, FT-IR, UV-vis. 분석을, 표면에 형성된 코팅 층을 관찰하기 위해 FE-SEM, FE-TEM 을 이용하여 관찰하였다. 코팅 후 전기화학적 특성 변화를 비교해 보기 위해 CV, 임피던스, 율 특성 분석, 사이클 특성을 측정해 보았으며, 열적 안정성을 알아 보기 위해 DSC 측정을 실시하였다. 폴리아닐린과 Fe3O4의 복합 나노중공체를 형성하기 위해 폴리스타이렌을 코어 물질로 하여 폴리아닐린 쉘을 덮은 뒤, 폴리스타이렌을 제거하여 할로우 형태를 만들었으며 in-situ, ex-situ 두 방법을 이용하여 폴리아닐린 할로우 표면에 Fe3O4가 분포되도록 하였다. 형성된 나노 복합중공체의 형성을 확인하기 위해 XRD, FT-IR로 구조 분석을, FE-SEM, FE-TEM의 관찰을 통해 각 과정별 형태 변화를 관찰해 보았다.
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