[논문]리튬이온전지용 소프트카본 음극 소재의 인산 처리에 대한 연구

조용남; 이은영; 박민식; 홍기주; 이상익; 정후영; 이종훈; 오승모; 김영준

doi:10.5229/jkes.2012.15.4.207

리튬이온전지용 소프트카본 음극 소재의 인산 처리에 대한 연구
A Study on the H3PO4-Treated Soft Carbon as Anode Materials for Lithium Ion Batteries 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.15 no.4, 2012년, pp.207 - 215

조용남 (차세대전지연구센터 전자부품연구원) , 이은영 (차세대전지연구센터 전자부품연구원) , 박민식 (차세대전지연구센터 전자부품연구원) , 홍기주 (기술연구소GS에너지) , 이상익 (기술연구소GS에너지) , 정후영 (기계.신소재공학부 울산과학기술대학교) , 이종훈 (기계.신소재공학부 울산과학기술대학교) , 오승모 (화학생물공학부 서울대학교) , 김영준 (차세대전지연구센터 전자부품연구원)

초록
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코크스와 인산을 혼합한 뒤 $900^{\circ}C$에서 열처리하여 제조한 소프트카본의 구조적 특성 변화와 리튬이온전지용 음극 소재로서의 전기화학적 특성을 평가하였다. 입자 단면의 EDS 분석으로 phosphorus는 입자 내부에 전체적으로 존재하기는 하나 표면에 편재해 있었으며, $PO_x$(0 < x ${\leq}$ 4)의 결합 형태로 존재하고 있음을 XPS 분석을 통해 확인하였다. 인산 처리한 소프트카본의 방전 용량은 $390mAh\;g^{-1}$ 이상으로 인산을 처리하지 않은 소프트카본($336mAh\;g^{-1}$)보다 증가하였으며, 인산 처리량이 증가함에 따라 방전 용량이 증가하는 경향성을 나타내었다. 방전 용량 증가는 0.5 V vs. Li/$Li^+$ 이상에서 발현되는 용량 증가에 의한 것임을 확인하였고, 인산 처리로 생성된 $PO_x$(0 < x ${\leq}$ 4) 결합에 의해 소프트카본 내부에 생성된 나노 기공에 의한 것임을 충전 종료 전위별 실험을 통해 확인하였다. 또한 인산 2 wt%로 처리한 소프트카본이 가장 우수한 수명 특성을 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Soft carbons are prepared by heat-treatment of cokes with different amounts of phosphoric acid (2, 4.5, and 10 wt% vs. cokes) at $900^{\circ}C$ to be used as anode materials for lithium ion batteries. From electrochemical measurements combined with structural analyses, we confirm that abundant nano-pores are existed in the microstructure of soft carbons prepared with the phosphoric acid, which are responsible for further lithium ion storage. Significant increase in reversible capacity of soft carbon is attained in proportion to added amount of the phosphoric acid. We also demonstrate the effect of structural modification with phosphoric acid on electrochemical performance of soft carbon to elucidate the origin of additional capacity.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 소프트카본의 전구체인 코크스에 인산을 혼합하여 열처리하는 인산 처리된 소프트카본을 제조하였으며, 인산 처리량에 따른 소프트카본의 구조적 특성과 전기화학적 성능 변화를 분석하였으며, 아울러 두 특성간의 상관 관계에 대해 연구하였다.
코크스와 인산을 혼합하여 열처리한 소프트카본의 구조적, 전기화학적 성능 변화에 대해 연구하였다. 인산 처리로 소프트카본의 방전 용량이 증가하였으며, 이는 인산 처리로 인해 소프트카본에 생성된 C-O-P 결합과 밀접한 관계가 있는 것을 알 수 있었다.

가설 설정

ii) 생성된 나노 기공은 리튬 이온의 저장 공간이 되어 인산 처리량이 많을수록 방전 용량은 증가한다. 리튬 이온이 나노 기공에 삽입되는 전위는 0 V vs.

제안 방법

5 wt%), SC-HPO-3(10 wt%)으로 명명하였다. 소프트카본의 비표면적은 비표면적 측정기(surface area analyser, Micromeritrics Tristar II 3020)를 이용하여 측정하였고, 입도분석기(particle size analyser, Microtrac S3500)로 입자의 크기와 분포를 측정하였다. 입자 표면 형상은 집속광 전자주사현미경(focused ion beam combined with a scanning electron microscopy, FIB-ESEM, FEI Qunata 3D FEG)을 이용하여 측정하였으며, 전자총이 Cu Kα(λ = 1.
54 Å)인 X-ray 회절 분석기(X-ray diffraction, XRD, Pananalytical Empyrean), spherical aberration correction(C_s)이 부착되어 있고 가속 전압 200 KV에서 측정하는 고분해능 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM, JEOL JEM-2100F), 523 nm의 레이저를 사용하는 라만 분광기(Dispersive Raman spectrometer, Bruker Senterra)을 이용하여 소프트카본의 구조를 관찰하였다. 소프트카본의 입자 내부에 존재하는 phosphorus의 분포를 확인하기 위하여 입자단면제조기(cross-section polisher, JEOL SM-09010)로 소프트카본의 입자 단면을 제조하여, energy dispersive spectroscopy(EDS, Oxford Inca)로 소프트카본 입자 단면의 carbon과 phosphorus의 atomic ratio를 측정하였으며, 입자 표면과 내부에 존재하는 phosphorus의 산화 상태는 X-선광전자 분광기(x-ray photoelectron spectroscopy, XPS, Thermo Scientific K-alpha)에서 Ar⁺ etching을 각각 0, 1800, 3600 초 동안 실시한 뒤 측정하였다. 이 때 Ar⁺ etching 조건은 가속 전압 2 KeV, 이온빔 전류를 0.
소프트카본의 전기화학적 특성을 평가하기 위해 전극은 소프트카본과 바인더인 SBR(stydiene butadiene rubber), CMC(carbomethoxy cellulose)를 96:2:2의 중량비로 혼합하고, 이 혼합물을 용매인 증류수에 분산하여 슬러리를 제조한 뒤 doctor blade를 이용하여 두께가 10 µm인 구리 호일에 코팅하여 제조하였다.
8(a)에 나타내었다. 수명 평가는 0.2 CmA의 전류로 3회 충방전 한 뒤 0.5 CmA의 전류로 20회의 충방전 하는 조건으로 수행하였다. SC-HPO-1은 20회 충방전 후에 344 mAh g⁻¹의 방전 용량을 유지하였으나, SC, SC-HPO-2, SC-HPO-3은 250 mAh g⁻¹ 이하의 방전 용량을 나타내었으며, 방전 용량의 유지율은 SC, SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3이 각각 71.
이 때 각 소프트카본의 1 C 값을 350 mAh g−1로 가정하고 위의 방법으로 충방전하여 각각 SC, SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3의 1 C 값을 구하였다.
인산은 phosphorus와 oxygen의 결합으로 만들어진 화합물이기 때문에 인산 처리한 소프트카본에 존재하는 phosphorus는 oxygen과 결합되어 있을 수 있어, phosphorus의 산화 상태를 XPS로 측정하였다. 이 때 입자 표면과 내부에 존재하는 phosphorus의 산화 상태를 비교하기 위해 2 KeV의 가속 전압과 1 mA의 이온 빔 전류 조건으로 Ar⁺ etching을 각각 0, 1800, 3600 sec 수행한 뒤 XPS 분석을 수행하였다. Fig.
인산 처리가 소프트카본의 결정성을 변화시킨 원인을 확인하기 위하여 입자 단면 제조기로 SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3 입자의 단면을 제조하여, EDS로 입자 단면에서 측정되는 carbon과 phosphorus의 atomic ratio를 측정하였으며 그 결과를 Fig. 4에 나타내었다. EDS 측정은 입자 단면의 양 끝에서 일직선으로 연결되는 10개 지점에서 수행하였으며, 모든 지점에서 phosphorus가 측정되어 입자 내부에 전체적으로 phosphorus가 존재하고 있는 것을 확인하였으나, phosphorus의 atomic ratio는 입자 표면에서 내부로 갈수록 낮아지는 결과를 나타내었다.
인산 처리한 소프트카본의 0.5 V vs. Li/Li⁺ 이상에서 방전 용량 증가에 상응하는 리튬 이온의 삽입 전위를 분석하기 위하여 SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3에 대해 충전 종료 전위를 각각 0.005, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1 V vs. Li/Li⁺로 다르게 하여 충방전 실험을 진행하였으며 그 결과를 Fig. 7에 도시하였다. 이 때 충전 조건은 각각의 충전 종료 전위까지 0.
인산 처리한 소프트카본의 구조 변화로 인한 전기화학적 특성 변화를 확인하기 위하여 충방전 실험을 수행하였으며 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다. Fig.
5, 10 wt%의 중량비로 homogenizer(SMT HF93)에서 1시간 동안 교반하여 코크스와 인산의 혼합물을 제조한 뒤, N₂ 분위기에서 900°C의 온도로 2시간 동안 열처리하여 소프트카본을 제조하였다. 인산 처리한 소프트카본의 구조적, 전기 화학적 특성 변화를 알아보기 위해 인산을 혼합하지 않은 코크스를 동일한 열처리 과정으로 제조하였다(Fig. 1). 이렇게 제조한 소프트카본은 다음과 같이 SC(인산 0 wt%), SC-HPO-1(2 wt%), SC-HPO-2(4.
인산은 phosphorus와 oxygen의 결합으로 만들어진 화합물이기 때문에 인산 처리한 소프트카본에 존재하는 phosphorus는 oxygen과 결합되어 있을 수 있어, phosphorus의 산화 상태를 XPS로 측정하였다. 이 때 입자 표면과 내부에 존재하는 phosphorus의 산화 상태를 비교하기 위해 2 KeV의 가속 전압과 1 mA의 이온 빔 전류 조건으로 Ar⁺ etching을 각각 0, 1800, 3600 sec 수행한 뒤 XPS 분석을 수행하였다.
입자 표면 형상은 집속광 전자주사현미경(focused ion beam combined with a scanning electron microscopy, FIB-ESEM, FEI Qunata 3D FEG)을 이용하여 측정하였으며, 전자총이 Cu Kα(λ = 1.54 Å)인 X-ray 회절 분석기(X-ray diffraction, XRD, Pananalytical Empyrean), spherical aberration correction(Cs)이 부착되어 있고 가속 전압 200 KV에서 측정하는 고분해능 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM, JEOL JEM-2100F), 523 nm의 레이저를 사용하는 라만 분광기(Dispersive Raman spectrometer, Bruker Senterra)을 이용하여 소프트카본의 구조를 관찰하였다.
전극에 잔존하는 물을 제거하여 위하여 진공오븐에서 120°C의 온도로 12시간 동안 건조한 뒤, 직경 12 mm의 크기로 펀칭하여 비이커형 반쪽 전지를 제작하였다.
전기화학 평가는 제작된 반쪽 전지를 23°C에서 12시간 동안 aging 한 뒤 0.2 CmA의 속도로 0.005 V vs. Li/Li+까지 정전류로 충전한 뒤 0.005 V vs. Li/Li+에서 0.01 CmA의 전류 값일 때 종료되는 정전압 충전을 하였으며, 0.2 CmA의 속도로 2.0 V vs. Li/Li+에서 종료되는 정전류 방전을 하여 측정하였다.
코크스와 인산(sigma-aldrich, 85 wt%)을 코크스 중량에 대하여 각각 2, 4.5, 10 wt%의 중량비로 homogenizer(SMT HF93)에서 1시간 동안 교반하여 코크스와 인산의 혼합물을 제조한 뒤, N2 분위기에서 900°C의 온도로 2시간 동안 열처리하여 소프트카본을 제조하였다.

대상 데이터

상대 전극으로는 리튬 포일을 사용하였으며, 분리막으로는 16 µm 두께의 polyethylene을 사용하였다.
상대 전극으로는 리튬 포일을 사용하였으며, 분리막으로는 16 µm 두께의 polyethylene을 사용하였다. 전해질은 ethylene carbonate(EC)와 ethylmethyl carbonate(EMC)가 부피비 1:2로 혼합된 용매에 1.0 M lithium hexafluoro phosphate(LiPF₆)가 용질로, 1 wt%의 vinylene carbonate(VC)가 첨가제로 녹아있는 것을 사용하였다. 반쪽 전지는 이슬점 온도가 −45°C 이하로 유지되는 드라이 룸에서 제작되었다.

성능/효과

인산 처리한 소프트카본이 이런 반응 특성을 나타내는 것은 앞서 XPS 분석을 통해 인산 처리로 인해 소프트카본 내부에 C-O-P 결합이 생성되었다는 것을 확인하였는데, 이 결합은 열처리 과정 동안 graphene edge에 형성되어 graphene의 성장을 억제하고, 그 결과 nano domain의 결정 구조 사이에 나노 기공이 형성되었다는 것을 알 수 있다.²¹⁾ 그리고 인산 처리량에 따른 방전 용량의 증가는 C-O-P 결합이 인산 처리량에 따라 증가하기 때문에 인산 처리량이 증가할수록 나노 기공의 형성이 많아진 결과임을 알 수 있다. 하지만 인산 처리한 소프트카본에 나노 기공이 형성되어도 비표면적이 3 m²g⁻¹ 이하로 SC에 비해 크게 증가하지 않은 이유는 입자 내부에 형성된 나노 기공은 close pore로 비표면적에 영향을 주지 못하고, HRTEM 결과에서 확인하였듯이 표면 구조는 인산 처리 후에도 큰 변화가 없어 비표면적의 증가가 크지 않음을 알 수 있다.
4에 나타내었다. EDS 측정은 입자 단면의 양 끝에서 일직선으로 연결되는 10개 지점에서 수행하였으며, 모든 지점에서 phosphorus가 측정되어 입자 내부에 전체적으로 phosphorus가 존재하고 있는 것을 확인하였으나, phosphorus의 atomic ratio는 입자 표면에서 내부로 갈수록 낮아지는 결과를 나타내었다. 이는 코크스와 인산의 혼합물을 열처리 하는 동안 phosphorus가 입자의 표면에서 내부로 확산하였기 때문에 나타난 결과임을 알 수 있다.
3(a)에 나타낸 소프트카본의 HRTEM 사진은 결정성이 낮은 전형적인 소프트카본의 구조를 보여주고 있다. Nano domain의 결정 구조를 가지고 있으며, (002) 방향으로의 graphene layer의 적층 구조는 10개 층 이내로 발달되었으며, inset 사진으로 나타낸 electron diffraction pattern에서도 확인할 수 있듯이 적층의 방향성도 일정하지 않은 것을 알 수 있다. 이와 같이 인산 처리한 소프트카본의 미세구조 변화는 HRTEM으로 관찰할 수 없었지만, Fig.
5(b)와 (c)에 나타내었다. SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3 입자를 Ar⁺ etching한 뒤 측정된 binding energy는 유사한 결과를 나타내어, phosphorus은 인산 처리량과 표면에서의 깊이에 관계없이 유사한 산화 상태임을 알 수 있었다. SC-HPO-1과 SC-HPO-2는 Ar⁺ etching에 관계없이 입자 표면과 내부의 phosphorus의 binding energy는 유사한 형태를 보이고 있어 phosphorus는 표면과 내부에 동일한 PO_x(0 < x ≤ 4) 형태로 존재함을 알 수 있다.
2 CmA의 전류로 충방전했을 때 소프트카본의 전위 변화를 나타낸 것이다. SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3의 충전과 방전 용량 모두 SC에 비해 증가하였으며, 인산 처리량에 비례하여 증가하였다. 또한 방전시 0.
SC-HPO-1은 20회 충방전 후에 344 mAh g−1의 방전 용량을 유지하였으나, SC, SC-HPO-2, SC-HPO-3은 250 mAh g−1 이하의 방전 용량을 나타내었으며, 방전 용량의 유지율은 SC, SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3이 각각 71.8, 97.6, 67.2, 62.1%로 SC-HPO-1이 가장 우수한 수명 특성을 나타내었다.
Li/Li⁺ 이상에서는 인산 처리한 소프트카본의 방전 용량이 증가하였으며, 인산 처리량에 비례하여 증가하였다. Table 2에 정리한 첫 번째 충방전 결과에서 알 수 있듯이, SC-HPO-1과 SC-HPO-2는 SC에 비해 방전 용량은 증가하고 충방전 효율은 높아졌으나 SC-HPO-3의 경우 방전 용량은 증가하였지만 효율은 감소하였다. 이는 SC-HPO-3의 입자 표면에 잔존하고 있는 phosphate에 의해 표면에서의 비가역 반응이 증가하였기 때문인 것으로 예측된다.
iii) 나노 기공에 삽입/탈리되는 리튬 이온의 가역성은 인산을 2 wt%로 처리한 소프트카본이 가장 우수하다.
즉 (002) 방향으로의 결정 발달이 인산 처리로 인해 낮아졌음을 나타내며, 인산 처리량이 많을수록 그 정도는 더 심하였다. 또한 라만 스펙트럼의 ID/IG 값을 비교한 결과(SC:0.8, SC-HPO-1:1.01, SC-HPO-2:1.05, SC-HPO-3:1.17)도 XRD 측정 결과와 같이 소프트카본의 결정성이 인산 처리량에 비례하여 낮아지는 경향성을 나타내었다.
SC-HPO-1, SC-HPO-2, SC-HPO-3의 충전과 방전 용량 모두 SC에 비해 증가하였으며, 인산 처리량에 비례하여 증가하였다. 또한 방전시 0.5 V vs. Li/Li⁺ 이상에서 발현되는 용량이 인산 처리로 인해 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 방전시 각 전위에서의 방전 용량의 차이를 확인하기 위하여 첫 번째 방전 전위의 differential capacity plot을 Fig.
2에 나타내었다. 소프트카본의 비표면적은 인산 처리의 영향이 없었지만, 입자 크기는 인산 처리 후 증가하는 것을 확인하였으며 인산 처리량에 비례하여 증가하는 경향성을 나타내었다(Table 1). 한편 FIB-ESEM으로 관찰한 소프트카본은 모두 무정형이며 표면 형상의 변화는 관찰되지 않아(Fig.
5(a)는 Ar⁺etching을 하지 않고 XPS를 측정한 것으로 입자의 표면에 존재하는 phosphorus의 P 2p binding energy를 나타낸 것이며, 측정된 binding energy는 128~136 eV의 범위에서 관찰되었다. 이 binding energy는 elemental phosphorus의 binding energy인 129.6 eV보다 높아, elemental phosphorus는 거의 존재하지 않고 oxygen과 결합한 상태로 존재하고 있다는 것을 알 수 있었다. 한편 N₂ 분위기에서 열처리하였기 때문에 phosphate에 의한 binding energy(132.
Li/Li⁺ 이상의 용량 감소가 심한 것을 알 수 있다. 이를 통해 인산 처리량이 증가할수록 형성된 나노 기공에 의해 방전 용량은 증가하지만 가역성은 낮아지는 것을 알 수 있었고, 나노 기공에 의한 용량의 가역성은 인산을 2 wt% 처리했을 때가 가장 우수함을 확인하였다.
코크스와 인산을 혼합하여 열처리한 소프트카본의 구조적, 전기화학적 성능 변화에 대해 연구하였다. 인산 처리로 소프트카본의 방전 용량이 증가하였으며, 이는 인산 처리로 인해 소프트카본에 생성된 C-O-P 결합과 밀접한 관계가 있는 것을 알 수 있었다. 인산 처리로 인한 소프트카본의 구조적 특성과 전기화학적 성능과의 상관 관계를 정리하면 다음과 같다.
3(b)에 나타낸 XRD 결과는 인산 처리로 소프트카본의 구조 변화가 있음을 알 수 있다. 인산 처리한 소프트카본의 (002) peak 강도가 처리하지 않은 시료에 비해 낮으며, 인산 처리량이 증가함에 따라 peak의 강도는 더 낮아지고 있음을 확인할 수 있었다. 즉 (002) 방향으로의 결정 발달이 인산 처리로 인해 낮아졌음을 나타내며, 인산 처리량이 많을수록 그 정도는 더 심하였다.
^9,11,20) 이 반응 기구는 충전 시 리튬 이온은 흑연 층간에 먼저 intercalation 반응으로 저장된 이후 나노 기공으로 저장되며, 방전될 때에는 흑연 층간에 저장된 리튬 이온이 deintercalation 반응으로 먼저 탈리된 후 나노 기공에 저장된 리튬 이온이 흑연 층간을 거쳐서 탈리되는 hysteresis 반응으로 설명하고 있다. 인산 처리한 소프트카본이 이런 반응 특성을 나타내는 것은 앞서 XPS 분석을 통해 인산 처리로 인해 소프트카본 내부에 C-O-P 결합이 생성되었다는 것을 확인하였는데, 이 결합은 열처리 과정 동안 graphene edge에 형성되어 graphene의 성장을 억제하고, 그 결과 nano domain의 결정 구조 사이에 나노 기공이 형성되었다는 것을 알 수 있다.²¹⁾ 그리고 인산 처리량에 따른 방전 용량의 증가는 C-O-P 결합이 인산 처리량에 따라 증가하기 때문에 인산 처리량이 증가할수록 나노 기공의 형성이 많아진 결과임을 알 수 있다.
6(b)에 도시하였다. 전위가 0.5 V vs. Li/Li⁺ 이하에서 발현되는 방전 용량은 인산 처리에 관계없이 유사한 반면, 0.5 V vs. Li/Li⁺ 이상에서는 인산 처리한 소프트카본의 방전 용량이 증가하였으며, 인산 처리량에 비례하여 증가하였다. Table 2에 정리한 첫 번째 충방전 결과에서 알 수 있듯이, SC-HPO-1과 SC-HPO-2는 SC에 비해 방전 용량은 증가하고 충방전 효율은 높아졌으나 SC-HPO-3의 경우 방전 용량은 증가하였지만 효율은 감소하였다.
하지만 인산 처리한 소프트카본에 나노 기공이 형성되어도 비표면적이 3 m2g−1 이하로 SC에 비해 크게 증가하지 않은 이유는 입자 내부에 형성된 나노 기공은 close pore로 비표면적에 영향을 주지 못하고, HRTEM 결과에서 확인하였듯이 표면 구조는 인산 처리 후에도 큰 변화가 없어 비표면적의 증가가 크지 않음을 알 수 있다.
한편 0.5 V vs. Li/Li+까지 방전 용량은 모든 소프트카본이 157~172 mAh g−1로 유사하지만, 0.5~2.0 V vs. Li/Li+의 범위에서 발현되는 방전 용량은 인산 처리로 증가하였으며 인산 처리량에 비례하여 증가하는 결과를 나타내었다.
소프트카본의 비표면적은 인산 처리의 영향이 없었지만, 입자 크기는 인산 처리 후 증가하는 것을 확인하였으며 인산 처리량에 비례하여 증가하는 경향성을 나타내었다(Table 1). 한편 FIB-ESEM으로 관찰한 소프트카본은 모두 무정형이며 표면 형상의 변화는 관찰되지 않아(Fig. 2), 인산 처리가 소프트카본의 표면에는 별다른 변화를 일으키지 않았다는 것을 알 수 있었다. 인산 처리로 소프트카본의 구조 변화가 일어났는지를 확인하여 위하여 HRTEM과 XRD를 측정하여 그 결과를 각각 Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	천연 흑연의 단점은 무엇인가?	탄소계 소재는 리튬이온전지가 1991년 Sony에 의해 처음으로 상용화된 이후 현재까지 가장 많이 사용되고 있는 음극 소재이며, 현재는 가역 용량이 높고 생산 단가가 낮은 천연 흑연이 가장 많이 사용되고 있다.1,2) 하지만 천연 흑연의 이론 용량은 372 mAh g−1로 제한적이고, 고결정성의 구조적 특성으로 인해 출력 특성이 좋지 않으며, 전해액과의 부반응으로 장수명 특성이 저하되고 열적 안정성이 나쁘다는 단점이 있다. 특히 최근에 리튬이온전지는 기존의 휴대용 전원기기에서 전동공구(power tool), 전기자동차(electrical vehicle), 에너지저장시스템(energy storage system) 등으로 그 사용영역이 확장됨에 따라 고용량, 고출력, 고안전성의 리튬이온전지 개발에 대한 요구가 증가하고 있어, 음극 소재에 대한 성능 개선 및 천연 흑연을 대체할 수 있는 새로운 음극 소재 개발이 요구되고 있다.
	탄소계 소재는 현재 어디에 가장 많이 사용되는가?	탄소계 소재는 리튬이온전지가 1991년 Sony에 의해 처음으로 상용화된 이후 현재까지 가장 많이 사용되고 있는 음극 소재이며, 현재는 가역 용량이 높고 생산 단가가 낮은 천연 흑연이 가장 많이 사용되고 있다.1,2) 하지만 천연 흑연의 이론 용량은 372 mAh g−1로 제한적이고, 고결정성의 구조적 특성으로 인해 출력 특성이 좋지 않으며, 전해액과의 부반응으로 장수명 특성이 저하되고 열적 안정성이 나쁘다는 단점이 있다.
	소프트카본의 특징은 무엇인가?	소프트카본은 일반적으로 석유계 피치나 코크스를 700~1500°C의 온도에서 열처리한 것을 말하며, nano domain의 결정 구조로 발달한 비정질의 구조적 특성을 나타낸다. 또한 2500°C 이상의 온도에서 열처리하면 흑연 구조로 변하는 특징이 있다. 소프트카본의 미세구조는 열처리 온도에 따라 달라지며, 이로 인해 열처리 온도에 따른 소프트카본의 구조적 특성과 전기 화학적 반응 특성에 대한 보고가 많이 되었다.

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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