탄소나노튜브 특성이 리튬이온 배터리의 실리콘 음극에서 conductive pathway 형성에 미치는 영향 Effect of Characteristics of Carbon Nanotubes on the Conductive pathway of Si Anode of Li-ion Battery원문보기
실리콘 음극 활물질은 기존의 리튬이온 배터리에(Lithium ion battery, LIB)의 음극 활물질인 흑연에 비해 10배 정도 높은 이론용량을 가지고 있어서 차세대 음극재로 주목받고 있다. 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 높은 전기전도도와 1D 구조, 높은 ...
실리콘 음극 활물질은 기존의 리튬이온 배터리에(Lithium ion battery, LIB)의 음극 활물질인 흑연에 비해 10배 정도 높은 이론용량을 가지고 있어서 차세대 음극재로 주목받고 있다. 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 높은 전기전도도와 1D 구조, 높은 종횡비, 뛰어난 기계적 물성 등의 장점으로 인해 전극에서의 도전재 비율을 줄일 수 있어서 실리콘 음극 활물질에 가장 적합한 도전재이다. 이러한 CNT를 도전재로서 사용하기 위한 연구들은 많이 진행되고 있으나. 대부분 SWCNT(single wall carbon nanotube)를 사용하며 MWCNT(multi wall carbon nanotube)를 사용하는 경우에는 성능이 떨어진다고 알려져 있으나 정확한 원인은 보고되고 있지 않다. 본 연구에서는 SWCNT와 MWCNT를 실리콘 음극 활물질의 도전재로 사용하여 이의 전기화학적 특성을 분석하였다. MWCNT의 전기전도도는 106 S/m 정도로 SWCNT의 전기전도도인 107 S/m 보다는 낮지만 일반적으로 사용되는 도전재인 carbon black(CB)의 전기전도도인 103 S/m 에 비하면 월등히 높은 수준이다. 따라서 CNT의 특성 중 전기전도도 뿐 아니라 직경, 길이 등과 같은 기본 morphology와 기계적 강도 등이 전극에 미치는 영향을 연구하였다. 제조된 전극의 electrochemical impedance spectroscopy(EIS)와 cycle stability, voltage profile 등의 전기화학적 분석을 진행하고 표면과 단면 FE-SEM 이미지를 통해 CNT들의 conductive pathway를 형성 상태를 확인하였다. 또한 CNT의 함량을 5wt%에서 0.5wt% 까지 줄여가며 이에 따른 전극 성능 변화를 분석하였다.
실리콘 음극 활물질은 기존의 리튬이온 배터리에(Lithium ion battery, LIB)의 음극 활물질인 흑연에 비해 10배 정도 높은 이론용량을 가지고 있어서 차세대 음극재로 주목받고 있다. 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 높은 전기전도도와 1D 구조, 높은 종횡비, 뛰어난 기계적 물성 등의 장점으로 인해 전극에서의 도전재 비율을 줄일 수 있어서 실리콘 음극 활물질에 가장 적합한 도전재이다. 이러한 CNT를 도전재로서 사용하기 위한 연구들은 많이 진행되고 있으나. 대부분 SWCNT(single wall carbon nanotube)를 사용하며 MWCNT(multi wall carbon nanotube)를 사용하는 경우에는 성능이 떨어진다고 알려져 있으나 정확한 원인은 보고되고 있지 않다. 본 연구에서는 SWCNT와 MWCNT를 실리콘 음극 활물질의 도전재로 사용하여 이의 전기화학적 특성을 분석하였다. MWCNT의 전기전도도는 106 S/m 정도로 SWCNT의 전기전도도인 107 S/m 보다는 낮지만 일반적으로 사용되는 도전재인 carbon black(CB)의 전기전도도인 103 S/m 에 비하면 월등히 높은 수준이다. 따라서 CNT의 특성 중 전기전도도 뿐 아니라 직경, 길이 등과 같은 기본 morphology와 기계적 강도 등이 전극에 미치는 영향을 연구하였다. 제조된 전극의 electrochemical impedance spectroscopy(EIS)와 cycle stability, voltage profile 등의 전기화학적 분석을 진행하고 표면과 단면 FE-SEM 이미지를 통해 CNT들의 conductive pathway를 형성 상태를 확인하였다. 또한 CNT의 함량을 5wt%에서 0.5wt% 까지 줄여가며 이에 따른 전극 성능 변화를 분석하였다.
Silicon has recently gained attention as a potential replacement for traditional graphite as an anode material in Lithium ion batteries (LIBs) due to its theoretical capacity, which is ten times higher. As a result of their superior mechanical properties, 1D structure, high aspect ratio, and high el...
Silicon has recently gained attention as a potential replacement for traditional graphite as an anode material in Lithium ion batteries (LIBs) due to its theoretical capacity, which is ten times higher. As a result of their superior mechanical properties, 1D structure, high aspect ratio, and high electrical conductivity, carbon nanotubes (CNTs) have been suggested as a suitable conductive additive in silicon anodes. Although numerous studies have examined the use of CNTs as conductive additives in silicon anodes, most have employed single-wall CNTs (SWCNTs), and it is acknowledged that their effectiveness deteriorates when multi-wall CNTs (MWCNTs) are employed, despite the precise explanation for this being unknown. The electrochemical properties of silicon anodes containing SWCNTs and MWCNTs as conductive agents were examined in this study. MWCNTs and SWCNTs had electrical conductivities of 106 S/m and 107 S/m, respectively, with MWCNTs demonstrating higher electrical conductivity than the commonly used carbon black (CB), which has an electrical conductivity of 103 S/m. The study analyzed how the anode's performance was influenced by CNT characteristics such as diameter, length, and mechanical strength. The electrochemical properties of the silicon anodes were evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cycle stability, and voltage profiles. Furthermore, FE-SEM images of the anode's surface and cross-section confirmed that CNTs formed an effective conductive pathway in the anode. Additionally, the study examined the influence of CNT content on the anode's performance.
Silicon has recently gained attention as a potential replacement for traditional graphite as an anode material in Lithium ion batteries (LIBs) due to its theoretical capacity, which is ten times higher. As a result of their superior mechanical properties, 1D structure, high aspect ratio, and high electrical conductivity, carbon nanotubes (CNTs) have been suggested as a suitable conductive additive in silicon anodes. Although numerous studies have examined the use of CNTs as conductive additives in silicon anodes, most have employed single-wall CNTs (SWCNTs), and it is acknowledged that their effectiveness deteriorates when multi-wall CNTs (MWCNTs) are employed, despite the precise explanation for this being unknown. The electrochemical properties of silicon anodes containing SWCNTs and MWCNTs as conductive agents were examined in this study. MWCNTs and SWCNTs had electrical conductivities of 106 S/m and 107 S/m, respectively, with MWCNTs demonstrating higher electrical conductivity than the commonly used carbon black (CB), which has an electrical conductivity of 103 S/m. The study analyzed how the anode's performance was influenced by CNT characteristics such as diameter, length, and mechanical strength. The electrochemical properties of the silicon anodes were evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cycle stability, and voltage profiles. Furthermore, FE-SEM images of the anode's surface and cross-section confirmed that CNTs formed an effective conductive pathway in the anode. Additionally, the study examined the influence of CNT content on the anode's performance.
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