이차전지는 휴대기기, 산업용, 전기자동차용 구동 전원으로써 널리 사용되고 있다. 고성능의 이차전지 개발 수요가 증가함에 따라 기존의 리튬 이차전지와는 다른 시스템의 차세대 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 차세대 이차전지 중 하나인 마그네슘 이차전지는 마그네슘 금속을 음극으로 사용하는 전지이다. 마그네슘은 풍부하고 안정한 금속이며, 2 개의 원자가 전자를 가지기 때문에 높은 ...
이차전지는 휴대기기, 산업용, 전기자동차용 구동 전원으로써 널리 사용되고 있다. 고성능의 이차전지 개발 수요가 증가함에 따라 기존의 리튬 이차전지와는 다른 시스템의 차세대 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 차세대 이차전지 중 하나인 마그네슘 이차전지는 마그네슘 금속을 음극으로 사용하는 전지이다. 마그네슘은 풍부하고 안정한 금속이며, 2 개의 원자가 전자를 가지기 때문에 높은 에너지 밀도를 가지는 장점이 있다. 하지만 마그네슘 이온의 탈삽입이 가능한 양극과 높은 효율의 전착특성을 보이는 전해질을 개발하는 데에 있어 어려움을 겪고 있다. 따라서 이러한 어려움을 극복하기 위한 양극과 전해질의 연구가 필요하다. 본 논문은 마그네슘 이차전지 시스템에서 사용되는 Glyme 및 Sulfone 계 전해질의 최적화에 목적을 두고, 전착 활성 및 효율 증가를 위한 방안으로 효과적인 첨가제 첨가에 대해 다룬다. 실험은 3 전극 셀을 이용한 Cyclic Voltammetry (CV)로 진행하여 특정 첨가제가 함유된 전해질의 전기화학적 특성을 평가하였다. 평가는 (1) 마그네슘 전착 거동을 보이고, (2) 과전압을 감소시키며, (3) 전류밀도와 쿨롱 효율을 증가시키는 것에 기준을 두었다. 여러 종류의 첨가제 평가를 통해 Gylme 과 Sulfone 계 전해질 모두에서 효과적인 첨가제인 Tris(trimethylsilyl) phosphite (TMSPi), Hexamethyldisilazane (HMDSz), Heptamethyldisilazane (HpMDSz) 을 개발하였다. 하지만 작동전극을 마그네슘으로 하여 산화전압을 먼저 인가할 경우, 첨가제가 포함된 Glyme 계 전해질에서 첫 산화 사이클의 첨가제 효과 부재를 확인하였다. 이를 해결하기 위해 (1) Acetate 류 첨가, (2) 마그네슘 표면 유기산전처리, (3) 동일 농도의 Mg ethoxide, AlCl3 첨가 실험을 진행하였다. 개발된 첨가제는 다른 배터리 시스템의 전해질 첨가제로도 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
이차전지는 휴대기기, 산업용, 전기자동차용 구동 전원으로써 널리 사용되고 있다. 고성능의 이차전지 개발 수요가 증가함에 따라 기존의 리튬 이차전지와는 다른 시스템의 차세대 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 차세대 이차전지 중 하나인 마그네슘 이차전지는 마그네슘 금속을 음극으로 사용하는 전지이다. 마그네슘은 풍부하고 안정한 금속이며, 2 개의 원자가 전자를 가지기 때문에 높은 에너지 밀도를 가지는 장점이 있다. 하지만 마그네슘 이온의 탈삽입이 가능한 양극과 높은 효율의 전착특성을 보이는 전해질을 개발하는 데에 있어 어려움을 겪고 있다. 따라서 이러한 어려움을 극복하기 위한 양극과 전해질의 연구가 필요하다. 본 논문은 마그네슘 이차전지 시스템에서 사용되는 Glyme 및 Sulfone 계 전해질의 최적화에 목적을 두고, 전착 활성 및 효율 증가를 위한 방안으로 효과적인 첨가제 첨가에 대해 다룬다. 실험은 3 전극 셀을 이용한 Cyclic Voltammetry (CV)로 진행하여 특정 첨가제가 함유된 전해질의 전기화학적 특성을 평가하였다. 평가는 (1) 마그네슘 전착 거동을 보이고, (2) 과전압을 감소시키며, (3) 전류밀도와 쿨롱 효율을 증가시키는 것에 기준을 두었다. 여러 종류의 첨가제 평가를 통해 Gylme 과 Sulfone 계 전해질 모두에서 효과적인 첨가제인 Tris(trimethylsilyl) phosphite (TMSPi), Hexamethyldisilazane (HMDSz), Heptamethyldisilazane (HpMDSz) 을 개발하였다. 하지만 작동전극을 마그네슘으로 하여 산화전압을 먼저 인가할 경우, 첨가제가 포함된 Glyme 계 전해질에서 첫 산화 사이클의 첨가제 효과 부재를 확인하였다. 이를 해결하기 위해 (1) Acetate 류 첨가, (2) 마그네슘 표면 유기산전처리, (3) 동일 농도의 Mg ethoxide, AlCl3 첨가 실험을 진행하였다. 개발된 첨가제는 다른 배터리 시스템의 전해질 첨가제로도 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
Secondary batteries are widely used in portable devices, industrial power supply, and electric vehicles. In accordance with demand for high performance secondary batteries, researches into the development of novel battery systems which different from conventional Li-ion batteries have been conducted...
Secondary batteries are widely used in portable devices, industrial power supply, and electric vehicles. In accordance with demand for high performance secondary batteries, researches into the development of novel battery systems which different from conventional Li-ion batteries have been conducted. Mg-ion battery (MIB) is a promising candidate as a next generation energy storage device because of its merits in the safety, cost, and theoretical energy density. One of the core issues of MIB is to develop a suitable electrolyte solution, which sustain reversible magnesium deposition-dissolution, anodic stability, and compatibility with cathode materials. This study investigated effective additives which improve deposition-dissolution activity and efficiency of glyme- and sulfone-based electrolytes for MIB. Electrochemical studies were carried out in a standard three-electrode configuration using cyclic voltammetry (CV). The evaluation criteria for electrolytes are (1) Mg deposition-dissolution behavior, (2) low overpotential, and (3) high efficiency and current density. Through the investigations on various additives, tris(trimethylsilyl) phosphite (TMSPi), hexamethyldisilazane (HMDSz), and heptamethyldisilazane (HpMDSz) are determined as effective additives both in glyme- and sulfone-based electrolytes. However, the additives hardly improve the 1st anodic reaction of a Mg-metal electrode in glyme-based electrolytes. In an effort to overcome this issue, the following strategies are implemented: (1) addition of metal (Cu, Sn) acetates, (2) chemical treatment of Mg surface, and (3) addition of Mg ethoxide and AlCl3. It is expected that additives can also be applied to other electrolytes of multivalent secondary batteries.
Secondary batteries are widely used in portable devices, industrial power supply, and electric vehicles. In accordance with demand for high performance secondary batteries, researches into the development of novel battery systems which different from conventional Li-ion batteries have been conducted. Mg-ion battery (MIB) is a promising candidate as a next generation energy storage device because of its merits in the safety, cost, and theoretical energy density. One of the core issues of MIB is to develop a suitable electrolyte solution, which sustain reversible magnesium deposition-dissolution, anodic stability, and compatibility with cathode materials. This study investigated effective additives which improve deposition-dissolution activity and efficiency of glyme- and sulfone-based electrolytes for MIB. Electrochemical studies were carried out in a standard three-electrode configuration using cyclic voltammetry (CV). The evaluation criteria for electrolytes are (1) Mg deposition-dissolution behavior, (2) low overpotential, and (3) high efficiency and current density. Through the investigations on various additives, tris(trimethylsilyl) phosphite (TMSPi), hexamethyldisilazane (HMDSz), and heptamethyldisilazane (HpMDSz) are determined as effective additives both in glyme- and sulfone-based electrolytes. However, the additives hardly improve the 1st anodic reaction of a Mg-metal electrode in glyme-based electrolytes. In an effort to overcome this issue, the following strategies are implemented: (1) addition of metal (Cu, Sn) acetates, (2) chemical treatment of Mg surface, and (3) addition of Mg ethoxide and AlCl3. It is expected that additives can also be applied to other electrolytes of multivalent secondary batteries.
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