최근 핸드폰, 노트북, 전기자동차와 같은 휴대기기와 친환경적인 연구가 주목을 받으면서 비교적 오랫동안 사용할 수 있는 리튬이차전지 수요가 크게 늘고 있다. 현재 상용화 되고 있는 리튬이차전지의 흑연전극은 리튬금속에 비해 수명이 길고 우수한 안정성을 가지고 있지만 상대적으로 고 용량을 기대하긴 어렵다. 리튬이차전지 음극재료 중 용량적인 측면에서 볼 때, 리튬금속은 우수한 재료이다. 그러나 리튬금속을 음극으로 사용하는 경우, 충전과정에서 전극 상에 수지상 리튬이 성장하여 음극과 양극이 단락 되어 폭발할 가능성이 있으며, 방전과정에서는 고립된 리튬이 떨어져 나가 사이클 특성의 저하를 가져오는 원인이 되고 있다. 리튬금속을 음극재료로 사용하는 리튬-공기 전지는 전기자동차용의 고에너지 밀도 측면에서 매력적인 에너지 저장 시스템이다. 리튬-공기 전지의 이론계산 ...
최근 핸드폰, 노트북, 전기자동차와 같은 휴대기기와 친환경적인 연구가 주목을 받으면서 비교적 오랫동안 사용할 수 있는 리튬이차전지 수요가 크게 늘고 있다. 현재 상용화 되고 있는 리튬이차전지의 흑연전극은 리튬금속에 비해 수명이 길고 우수한 안정성을 가지고 있지만 상대적으로 고 용량을 기대하긴 어렵다. 리튬이차전지 음극재료 중 용량적인 측면에서 볼 때, 리튬금속은 우수한 재료이다. 그러나 리튬금속을 음극으로 사용하는 경우, 충전과정에서 전극 상에 수지상 리튬이 성장하여 음극과 양극이 단락 되어 폭발할 가능성이 있으며, 방전과정에서는 고립된 리튬이 떨어져 나가 사이클 특성의 저하를 가져오는 원인이 되고 있다. 리튬금속을 음극재료로 사용하는 리튬-공기 전지는 전기자동차용의 고에너지 밀도 측면에서 매력적인 에너지 저장 시스템이다. 리튬-공기 전지의 이론계산 에너지 밀도는 가솔린의 에너지 밀도와 필적하기 때문에 주목을 받고 있다. 하지만 리튬-공기 전지 또한 실용화가 어려운 이유 중 하나는 리튬금속의 문제점인 수지상 리튬의 생성으로 인한 안전성 문제가 잇따르기 때문이다. 그리하여 리튬금속의 문제가 해결 되면 리튬-공기 전지 또한 실용화 되는데 한 걸음 더 나아갈 것이다. 본 연구에서는 TEM 관찰을 통해 클로로포름에 담갔던 샘플로부터 리튬금속 표면에 형성된 SEI(Solid Electrolyte Interphase)의 구조변화, 저항특성, 그리고 SEI의 구조를 분석하여 모델을 제시해 보았다. 충/방전은 테플론 삼 전극 셀로 작업 전극으로는 Ni기판, 상대전극 및 참조전극으로는 리튬 포일을 사용하였다. 전해질은 1 M, 2.15 M LiBETI/ PC(Propylene carbonate) 와 1 M, 2.04 M LiClO4/ PC을 사용하였다. SEI의 구성성분은 유기물과 무기물로 이루어져 있기 때문에, 유기물을 녹이기 위해 클로로포름을 사용하였다. 충/방전 종료 후에, 클로로포름으로 처리 할 Ni판과, 처리하지 않을 Ni판으로 구분을 하여 클로로포름으로 처리하지 않을 Ni판은 위와 같은 삼 전극 셀로 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 측정을 하였다. 측정조건은 potential 0.5 V 에서, frequency 범위는 100 kHz ~ 0.1 Hz, amplitude 5 mV로 수행하였고, 클로로포름으로 처리할 Ni판은 클로로포름에 24 시간 동안 담가 두고, PC로 세척한 후에 위와 같은 조건으로 임피던스를 측정하였다. 각각의 TEM 사진과 임피던스 결과를 비교하였을 때. 클로로포름을 처리한 후의 SEI 두께는 얇아지고, 저항은 커진다는 결과를 얻었다.
최근 핸드폰, 노트북, 전기자동차와 같은 휴대기기와 친환경적인 연구가 주목을 받으면서 비교적 오랫동안 사용할 수 있는 리튬이차전지 수요가 크게 늘고 있다. 현재 상용화 되고 있는 리튬이차전지의 흑연전극은 리튬금속에 비해 수명이 길고 우수한 안정성을 가지고 있지만 상대적으로 고 용량을 기대하긴 어렵다. 리튬이차전지 음극재료 중 용량적인 측면에서 볼 때, 리튬금속은 우수한 재료이다. 그러나 리튬금속을 음극으로 사용하는 경우, 충전과정에서 전극 상에 수지상 리튬이 성장하여 음극과 양극이 단락 되어 폭발할 가능성이 있으며, 방전과정에서는 고립된 리튬이 떨어져 나가 사이클 특성의 저하를 가져오는 원인이 되고 있다. 리튬금속을 음극재료로 사용하는 리튬-공기 전지는 전기자동차용의 고에너지 밀도 측면에서 매력적인 에너지 저장 시스템이다. 리튬-공기 전지의 이론계산 에너지 밀도는 가솔린의 에너지 밀도와 필적하기 때문에 주목을 받고 있다. 하지만 리튬-공기 전지 또한 실용화가 어려운 이유 중 하나는 리튬금속의 문제점인 수지상 리튬의 생성으로 인한 안전성 문제가 잇따르기 때문이다. 그리하여 리튬금속의 문제가 해결 되면 리튬-공기 전지 또한 실용화 되는데 한 걸음 더 나아갈 것이다. 본 연구에서는 TEM 관찰을 통해 클로로포름에 담갔던 샘플로부터 리튬금속 표면에 형성된 SEI(Solid Electrolyte Interphase)의 구조변화, 저항특성, 그리고 SEI의 구조를 분석하여 모델을 제시해 보았다. 충/방전은 테플론 삼 전극 셀로 작업 전극으로는 Ni기판, 상대전극 및 참조전극으로는 리튬 포일을 사용하였다. 전해질은 1 M, 2.15 M LiBETI/ PC(Propylene carbonate) 와 1 M, 2.04 M LiClO4/ PC을 사용하였다. SEI의 구성성분은 유기물과 무기물로 이루어져 있기 때문에, 유기물을 녹이기 위해 클로로포름을 사용하였다. 충/방전 종료 후에, 클로로포름으로 처리 할 Ni판과, 처리하지 않을 Ni판으로 구분을 하여 클로로포름으로 처리하지 않을 Ni판은 위와 같은 삼 전극 셀로 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 측정을 하였다. 측정조건은 potential 0.5 V 에서, frequency 범위는 100 kHz ~ 0.1 Hz, amplitude 5 mV로 수행하였고, 클로로포름으로 처리할 Ni판은 클로로포름에 24 시간 동안 담가 두고, PC로 세척한 후에 위와 같은 조건으로 임피던스를 측정하였다. 각각의 TEM 사진과 임피던스 결과를 비교하였을 때. 클로로포름을 처리한 후의 SEI 두께는 얇아지고, 저항은 커진다는 결과를 얻었다.
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