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리튬전지(電池) 양극(陽極) 재합성시(再合成時) 흑연(黑鉛) 도전재(導電材) 혼합방법(混合方法)이 전극특성(電極特性)에 미치는 영향(影響)
Effect of Graphite Mixing Method on Electrode Characteristics in Cathode Resynthesis of Lithium Battery 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.19 no.1=no.93, 2010년, pp.27 - 32  

이철경 (금오공과대학교 신소재시스템공학부) ,  김태현 (자원재활용기술개발사업단)

초록
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리튬이온전지의 양극 전자전도도를 향상시키기 위하여 탄소제를 첨가할 때 기존의 혼합법과는 다르게 abrasive milling에 의하여 $LiCoO_2$ 양극 활물질에 흑연을 균일하게 분산시켜서 충방전시 용량감소를 줄이고자 하였다. 밀링 조건은 300 rpm, 10min으로 하였으며, 흑연 농도는 전기 전도성 향상과 용량의 관계를 고려해 볼 때, 1 wt% 경우가 가장 우수한 전극특성을 보여주었다. Abrasion법은 기존 혼합법에 비하여 10% 이상 capacity retention의 향상을 가져올 수 있었으며, 비가역적인 용량에 있어서도 초기 방전 용량의 효율도 높아 비가역 용량이 감소되는 효과를 얻을 수 있었다. 이는 첨가한 흑연이 균일하게 혼합되고 일부는 $LiCoO_2$ 표면에 코팅되어 전자전도도를 향상시키고 산화물인 활물질의 용해를 억제하기 때문으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To improve electronic conductivity of cathodic active materials of lithium ion battery, carbonaceous materials is usually added. New mixing method of abrasive milling has been investigated in mixing of graphite and $LiCoO_2$ powders. It would be expected that uniform mixing of graphite re...

주제어

#리튬이온전지   #전극재합성   #흑연   #마모   #혼합  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 LiCoOz 양극 활물질의 충방전 동안에활물질간의 연결구조(networking)가 깨어지면서 발생하는 용량감소를 완화하고 양극 활물질 자체의 전자전도성을 증가시키기 위하여 탄소계 물질을 혼합할 때, 기존의 볼밀링, Spex milling 및 abrasive milling에 의하여 혼합이 전지전극특성에 미치는 영향을 조사하였다. Abrasive millinge 탄소의 균일분포와 함께 활물질 표면에 탄소가 코팅되는 부수적인 효과를 얻을 것으로 생각되며, 이는 활물질간의 효과적인 연결 효과(wiring)를 가능하게 함으로서 전극 용량감소를 억제시켜서 리튬전지 양극의 전극특성을 향상시킬 것으로 기대된다.
  • 본 연구에서는 재합성한 리튬전지 양극활물질, LiCoOz 의 전기전도도를 개선하고 충방전 사이클링 특성을 향상시키기 위하여 탄소물질을 첨가할 때 기존의 혼합방법과 비교하여 abrasive milling을 이용하는 경우 전극의 전지 특성에 미치는 영향을 조사하였다. Abrasive milling을 이용하여 회전속도 300 ipm, 혼합시간 10 min 및 흑연첨가량 1 wt%의 조건으로 흑연을 혼합하는 경우, 활물질의 구조적 안정성을 유지하면서 우수한 전지특성을 가지는 composite 재합성이 가능하였다.

가설 설정

  • 14) 충방전 과정에서 전극의 분극을 야기할 수 있는 요인은 여러 가지가 있겠지만 가장 큰 요인은 다음 3가지로 요약할 수 있다. a) 충방전 과정에서의 구조적인 변화와 격자의 부피변화 b) 양극재료의 전해질로의 용해 c) 전해질의 분해와 이로 인해 생성되는 SEI(Solid Electrolyte Interface) 생성이다. 양극의 충방전은 복합양극(활물질, 도전제, 결합제)내에서 활물질 입자와 도전제 입자 사이의 접촉점을 통해 전자가 전달되며, 활물질 입자와 도전제 입자 그리고 전해질이 만나는 삼상계면(three.
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참고문헌 (16)

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  3. Reimers, J. N., Dahn, J. R., and von Sacken, U., 1993: Effects of Impurities on the Electrochemical Properties of LiCoO $_{2}$ , J. Electrochem. Soc., 140, pp. 2752-2754. 

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  16. Kim, J., et aI., 2005: Direct Carbon Black Coating on LiCoO $_{2}$ Cathode using Surfactant for High-density Li-ion Cell, J. Power Sources, 139, pp. 289-294. 

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