화석연료의 고갈과 화석에너지로 인한 환경오염 문제로 인해, 리튬이온 배터리를 사용하는 전기 자동차와 energy storage system(ESS)에 대한 수요가 높아지고 있으며, 이에 따라 높은 에너지밀도를 갖는 배터리에 대한 요구가 증가하고 있다. 리튬이온 배터리의 전극 두께를 증가시키면, 에너지 저장 역할을 하지 않는 ...
화석연료의 고갈과 화석에너지로 인한 환경오염 문제로 인해, 리튬이온 배터리를 사용하는 전기 자동차와 energy storage system(ESS)에 대한 수요가 높아지고 있으며, 이에 따라 높은 에너지밀도를 갖는 배터리에 대한 요구가 증가하고 있다. 리튬이온 배터리의 전극 두께를 증가시키면, 에너지 저장 역할을 하지 않는 분리막과 집전체의 사용을 줄일 수 있어, 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있고, 제작비용 감소도 가능하다. 그러나 후막 전극은, 제조할 때 발생하는 cracking, delamination 현상과 긴 리튬이온 확산 길이로 인한 배터리 내부저항 증가 등의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 다공성 구조의 carbon nanotube(CNT) film에 닥터블레이드 캐스팅법과 적층 방식을 통해 다층구조의 후막전극을 제조하였으며, 이를 적용한 리튬이온배터리의 전기화학적 특성을 연구하였다. 제조한 전극은 1mm의 두께와 135mg/cm2의 매우 높은 면밀도의 활물질을 가졌으며, 1mA/cm2의 전류밀도에서 20.2mAh/cm2라는 높은 비용량을 나타냈다. 이러한 결과는 CNT film이 후막 전극에서 리튬 이온 확산 통로로서 역할을 하여, 후막 전극에서의 리튬 이온 확산을 용이하게 하고, 내부저항을 줄였기 때문으로 보인다. 따라서, CNT film이 후막 전극의 에너지 밀도를 높이는 데에 핵심적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.
화석연료의 고갈과 화석에너지로 인한 환경오염 문제로 인해, 리튬이온 배터리를 사용하는 전기 자동차와 energy storage system(ESS)에 대한 수요가 높아지고 있으며, 이에 따라 높은 에너지밀도를 갖는 배터리에 대한 요구가 증가하고 있다. 리튬이온 배터리의 전극 두께를 증가시키면, 에너지 저장 역할을 하지 않는 분리막과 집전체의 사용을 줄일 수 있어, 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있고, 제작비용 감소도 가능하다. 그러나 후막 전극은, 제조할 때 발생하는 cracking, delamination 현상과 긴 리튬이온 확산 길이로 인한 배터리 내부저항 증가 등의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 다공성 구조의 carbon nanotube(CNT) film에 닥터블레이드 캐스팅법과 적층 방식을 통해 다층구조의 후막전극을 제조하였으며, 이를 적용한 리튬이온배터리의 전기화학적 특성을 연구하였다. 제조한 전극은 1mm의 두께와 135mg/cm2의 매우 높은 면밀도의 활물질을 가졌으며, 1mA/cm2의 전류밀도에서 20.2mAh/cm2라는 높은 비용량을 나타냈다. 이러한 결과는 CNT film이 후막 전극에서 리튬 이온 확산 통로로서 역할을 하여, 후막 전극에서의 리튬 이온 확산을 용이하게 하고, 내부저항을 줄였기 때문으로 보인다. 따라서, CNT film이 후막 전극의 에너지 밀도를 높이는 데에 핵심적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.
The demand for high-capacity lithium-ion batteries is increasing due to environmental pollution caused by the use of fossil energy. One of the ways to manufacture high-capacity lithium-ion batteries is to increase the electrode thickness. Increasing the electrode thickness can increase the energy de...
The demand for high-capacity lithium-ion batteries is increasing due to environmental pollution caused by the use of fossil energy. One of the ways to manufacture high-capacity lithium-ion batteries is to increase the electrode thickness. Increasing the electrode thickness can increase the energy density and reduce the manufacturing cost of lithium-ion batteries. However, as the thick electrode has a long lithium-ion diffusion pathway, which increases the lithium-ion battery's internal resistance. To solve this problem, there have been many studies to improve lithium-ion diffusion inside the electrode. In this study, an electrode with a thickness of 1 mm, which has a multi-layer structure, was fabricated by adopting both of doctor blade casting and a stacking of carbon nanotube (CNT) film. Due to the porous structure of CNT film, the electrode could load a large amount of LiFePO4 of 135mg/cm2 and exhibited a high areal capacity of 20.2mAh/cm2 at a current density of 1mA/cm2. As a result, the CNT film served as a lithium-ion pathway in the thick electrode and helped to reduce the resistance of the electrode, which resulted in increasing the energy density of lithium-ion batteries.
The demand for high-capacity lithium-ion batteries is increasing due to environmental pollution caused by the use of fossil energy. One of the ways to manufacture high-capacity lithium-ion batteries is to increase the electrode thickness. Increasing the electrode thickness can increase the energy density and reduce the manufacturing cost of lithium-ion batteries. However, as the thick electrode has a long lithium-ion diffusion pathway, which increases the lithium-ion battery's internal resistance. To solve this problem, there have been many studies to improve lithium-ion diffusion inside the electrode. In this study, an electrode with a thickness of 1 mm, which has a multi-layer structure, was fabricated by adopting both of doctor blade casting and a stacking of carbon nanotube (CNT) film. Due to the porous structure of CNT film, the electrode could load a large amount of LiFePO4 of 135mg/cm2 and exhibited a high areal capacity of 20.2mAh/cm2 at a current density of 1mA/cm2. As a result, the CNT film served as a lithium-ion pathway in the thick electrode and helped to reduce the resistance of the electrode, which resulted in increasing the energy density of lithium-ion batteries.
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