현재 상용화된 리튬 이차전지용 전극 재료는 흑연과 LiCoO2이다. 비록 흑연은 층간구조를 가지고 있으며 우수한 사이클 특성을 가지고 있지만 이론용량이 372 mAh/g으로 상대적으로 낮다. 따라서 흑연계 물질을 대체할 차세대 리튬 이차전지 음극용 활물질로 리튬 합금계에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 리튬과 합금반응이 가능한 물질중 하나인 주석(...
현재 상용화된 리튬 이차전지용 전극 재료는 흑연과 LiCoO2이다. 비록 흑연은 층간구조를 가지고 있으며 우수한 사이클 특성을 가지고 있지만 이론용량이 372 mAh/g으로 상대적으로 낮다. 따라서 흑연계 물질을 대체할 차세대 리튬 이차전지 음극용 활물질로 리튬 합금계에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 리튬과 합금반응이 가능한 물질중 하나인 주석(Sn)은 Li과 반응하여 최종상인 Li4.4Sn 상을 만들며, 그 이론용량이 993 mAh g-1으로 고용량 음극재료로써 높은 가능성을 가지고 있다.
본 연구에서는 고체합성방법인 볼밀을 이용하여 합성된 Co-Sn 금속간화합물(CoSn2, CoSn, Co3Sn2)을 충·방전 특성을 확인하였다. 또한 전기화학적 특성을 개선시키기 위해서 CoSnx/C(x=1, 2) 복합체(CoSn2/C, CoSn/C)를 제조하였다. 비록 CoSn2/C은 CoSn/C에 비해서 높은 용량을 나타내지만 사이클 특성이 저조하다. 따라서 CoSn2/C의 초기효율과 사이클 특성을 증가시키기 위해서 Ti을 첨가하여 CoSn2/TiC/C 나노복합체를 제조했다. 추가적으로 CoSnx/C(x=1, 2)와 CoSn2/TiC/C의 반응메커니즘을 ex-situ XRD와 EXAFS를 통해서 확인하였다.
현재 상용화된 리튬 이차전지용 전극 재료는 흑연과 LiCoO2이다. 비록 흑연은 층간구조를 가지고 있으며 우수한 사이클 특성을 가지고 있지만 이론용량이 372 mAh/g으로 상대적으로 낮다. 따라서 흑연계 물질을 대체할 차세대 리튬 이차전지 음극용 활물질로 리튬 합금계에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 리튬과 합금반응이 가능한 물질중 하나인 주석(Sn)은 Li과 반응하여 최종상인 Li4.4Sn 상을 만들며, 그 이론용량이 993 mAh g-1으로 고용량 음극재료로써 높은 가능성을 가지고 있다.
본 연구에서는 고체합성방법인 볼밀을 이용하여 합성된 Co-Sn 금속간화합물(CoSn2, CoSn, Co3Sn2)을 충·방전 특성을 확인하였다. 또한 전기화학적 특성을 개선시키기 위해서 CoSnx/C(x=1, 2) 복합체(CoSn2/C, CoSn/C)를 제조하였다. 비록 CoSn2/C은 CoSn/C에 비해서 높은 용량을 나타내지만 사이클 특성이 저조하다. 따라서 CoSn2/C의 초기효율과 사이클 특성을 증가시키기 위해서 Ti을 첨가하여 CoSn2/TiC/C 나노복합체를 제조했다. 추가적으로 CoSnx/C(x=1, 2)와 CoSn2/TiC/C의 반응메커니즘을 ex-situ XRD와 EXAFS를 통해서 확인하였다.
The most common electrode materials in commercial Li-ion batteries are graphite (anode) and LiCoO2 (cathode). Although the graphite has an interesting layered crystalline structure and excellent cyclability, it has small theoretical capacity of 372 mAh g-1 (ca. 840 mAh cm-3). much attention has been...
The most common electrode materials in commercial Li-ion batteries are graphite (anode) and LiCoO2 (cathode). Although the graphite has an interesting layered crystalline structure and excellent cyclability, it has small theoretical capacity of 372 mAh g-1 (ca. 840 mAh cm-3). much attention has been focused on Li-alloy-based materials owing to their ability to reversibly react with a large amount of Li per formula unit. Among the many Li-alloying materials available, Sn-based materials have been studied extensively as alternative electrode materials in rechargeable Li-ion batteries.
In this research, Co-Sn intermetallic compounds (CoSn2, CoSn, Co3Sn2) were synthesized using high-energy mechanical milling (HEMM). To enhance the electrochemical performance of Co-Sn, its nanostructured composite modified with carbon (CoSn2/C, CoSn/C) was prepared by HEMM. Although CoSn2/C nanocomposite showed better high capacity compared to CoSn/C, it has low initial Coulombic efficiency and poor capacity retention. To improve the initial Coulombic efficiency and capacity retention of CoSn2/C, the nanocomposite modified with titanium (CoSn2/TiC/C) was produced by HEMM. Additionally, the reaction mechanisms of CoSnx/C(x=1, 2), CoSn2/TiC/C with Li were identified using ex-situ X-ray diffraction (XRD) and extended X-ray absorption fine structure analyses (EXAFS) based on differential capacity plots of Co-Sn electrodes.
The most common electrode materials in commercial Li-ion batteries are graphite (anode) and LiCoO2 (cathode). Although the graphite has an interesting layered crystalline structure and excellent cyclability, it has small theoretical capacity of 372 mAh g-1 (ca. 840 mAh cm-3). much attention has been focused on Li-alloy-based materials owing to their ability to reversibly react with a large amount of Li per formula unit. Among the many Li-alloying materials available, Sn-based materials have been studied extensively as alternative electrode materials in rechargeable Li-ion batteries.
In this research, Co-Sn intermetallic compounds (CoSn2, CoSn, Co3Sn2) were synthesized using high-energy mechanical milling (HEMM). To enhance the electrochemical performance of Co-Sn, its nanostructured composite modified with carbon (CoSn2/C, CoSn/C) was prepared by HEMM. Although CoSn2/C nanocomposite showed better high capacity compared to CoSn/C, it has low initial Coulombic efficiency and poor capacity retention. To improve the initial Coulombic efficiency and capacity retention of CoSn2/C, the nanocomposite modified with titanium (CoSn2/TiC/C) was produced by HEMM. Additionally, the reaction mechanisms of CoSnx/C(x=1, 2), CoSn2/TiC/C with Li were identified using ex-situ X-ray diffraction (XRD) and extended X-ray absorption fine structure analyses (EXAFS) based on differential capacity plots of Co-Sn electrodes.
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