최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
다음과 같은 기능을 한번의 로그인으로 사용 할 수 있습니다.
NTIS 바로가기전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.15 no.1, 2012년, pp.27 - 34
구준환 (서울대학교 화학생물공학부 에너지환경화학융합기술) , 박경진 (서울대학교 화학생물공학부 에너지환경화학융합기술) , 류지헌 (한국산업기술대학교 지식기술기반 에너지대학원) , 오승모 (서울대학교 화학생물공학부 에너지환경화학융합기술)
주제어
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
---|---|---|
전이금속 산화물에 리튬이 삽입 또는 탈리 될 때의 반응이 추가반응과 전환반응의 두 가지 반응 타입으로 나뉘는 원인은? | 전이금속 산화물은 리튬이 삽입 또는 탈리 될 시에 구조내의 격자 사이의 빈 공간에서 Redox반응을 일어나는 추가반응(addition reaction)과, Poizot 등에 의해 보고된 바와 같이 Li2O와 금속의 나노복합물을 형성하는 전환반응(conversion reaction)이 일어난다.1-3) 이처럼 추가반응과 전환반응의 두 가지 반응 타입으로 나뉘는 원인으로는 전이금속과 산소 간의 결합력 차이 때문인 것으로 알려져 있다.4,5)그 중에서 바나듐 산화물은 전환반응을 거치는 다른 전이금속 산화물과는 달리 추가 반응만을 사용하여 제한된 용량만을 발현하는 것으로 알려져있다. | |
전이금속 산화물을 리튬이온 이차전지용 음극으로 사용할 때 대표적인 반응은? | 특히 전이금속 산화물이 리튬과의 반응을 통하여 음극으로 활용될 수 있음이 알려진 이후 많은 연구가 이루어지고 있다. 전이금속 산화물은 리튬이 삽입 또는 탈리 될 시에 구조내의 격자 사이의 빈 공간에서 Redox반응을 일어나는 추가반응(addition reaction)과, Poizot 등에 의해 보고된 바와 같이 Li2O와 금속의 나노복합물을 형성하는 전환반응(conversion reaction)이 일어난다.1-3) 이처럼 추가반응과 전환반응의 두 가지 반응 타입으로 나뉘는 원인으로는 전이금속과 산소 간의 결합력 차이 때문인 것으로 알려져 있다. | |
가역 용량을 증대시키기 위해 무슨 방법을 고려할 수 있는가? | 이와 같이 추가반응만 진행되어 제한된 용량을 발현하는 물질들의 가역 용량을 증대시키기 위해 아래와 같은 방법들을 고려할 수 있다. 첫 번째, 가장 일반적인 방법으로 재료를 나노크기를 갖는 물질로 만드는 것이다. 나노크기의 물질은 이온의 확산거리가 짧고, 넓은 비표면적을 통하여 반응이 발생될 수 있는 면적이 확장되므로 재료의 반응성이 크게 향상된다고 알려져 있다. 하지만, 나노크기를 가지는 활물질을 사용하는 경우에는 넓은 비표면적으로 인하여 전해질 분해가 증가하게 되어 비가역 용량이 증가할 뿐만 아니라 장기적인 수명에서도 불리해지는 문제점을 가지게 된다. 두 번째 방법으로는 재료의 구조를 비정질화 시키는 것이다. 비정질 구조를 갖는 전극 물질에 대한 보고는 이미 많이 되어있으며 대표적인 예로 비정질 구조의 하드카본을 들 수 있다.7-10) 비정질 구조를 가지게 될 경우 결정질 구조에 비해 보다 넓은 리튬이온의 이동경로의 확보가 가능하게 되고, 리튬이 삽입되거나 탈리될 때 겪게 되는 구조적인 응력을 완충시킬 수 있기 때문에 상대적으로 많은 양의 리튬을 구조 내에 함유할 수 있게 된다. 또한 결정질 구조와는 달리 구조적 결함들을 가지고 있기 때문에, 이러한 결함들이 리튬이온의 저장 공간으로 사용될 수 있어서 용량의 증가를 기대할 수 있다.11) 마지막으로, 음이온을 산소에서 다중음이온(polyanion)으로 치환시키는 것을 고려할 수 있다. 특히 PO4와 같은 다중음이온은 금속-산소-인의 결합에서 기인하는 유도 효과가 작용한다. 즉, 산소와 인 간의 강한 공유 결합이 작용하기 때문에 금속과 산소간의 결합을 더욱 약화시킬 수가 있어 금속이온의 redox반응을 위한 활성화 에너지를 감소시키게 된다.12) 따라서 금속과의 음이온간의 결합이 약화되면서 활물질과 리튬의 반응성이 향상되어 추가적인 용량의 발현이 발생할 수 있을 것으로 기대된다. |
T. Ohzuku, T. Kodama, and T. Hirai, 'Electrochemistry of anatase titanium-dioxide in lithium nonaqueous cells' J. Power Sources, 14, 153 (1985).
B. Y. Liaw, I. D. Raistrick, and R. A. Huggins, 'Thermodynamic and structural consideration in lithium vanadium bronze structures' Solid State Ionics, 45, 323 (1991).
P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, and J. M. Tarascon, 'Nano-sized transition metaloxides as negativeelectrode materials for lithium-ion batteries' Nature, 407, 496 (2000).
H. Li, P. Balaya, and J. Maier, 'Li-storage via heterogeneous reaction in selected binary metal fluorides and oxides' J. Electrochem. Soc., 151, A1878 (2003).
J. H. Ku, Y. S. Jung, K. T. Lee, C. H. Kim, and S. M. Oh, 'Thermoelectrochemically activated $MoO_2$ powder electrode for lithium secondary batteries' J. Electrochem. Soc., 156, A688 (2009).
Darent, B. deB.National Standard Reference Data Series: National Bureau of Standards No. 31 (Washington, 1970).
I. Mochida, C. Ku, S. Yoon, and Y. Korai, 'Anodic performance and mechanism of mesophase-pitch-derived carbons in lithium ion batteries' J. Power Sources, 75, 214 (1998).
C. H. Park, S. Yoon, S. I. Lee, and S. M. Oh, ' $Li^+$ storage sites in non-graphitizable carbons prepared from methylnaphthalene-derived isotropic pitches' Carbon, 38, 995 (2000).
I. Mochida, C. Ku, and Y. Korai, 'Anodic performance and insertion mechanism of hard carbons prepared from synthetic isotropic pitches' Carbon, 39, 399 (2001).
G. T. K. Fey, D. C. Lee, Y. Y. Lin, and T.P . Kumar, 'High-capacity disordered carbons derived from peanut shells as lithium-intercalating anode materials' Synthetic Metals, 139, 71 (2003).
K. E. Swider-Lyons, C. T. Love, and D. R. Rolison, 'Improved lithium capacity of defective $V_2O_5 $ materials' Solid State Ionics, 152-153, 99 (2002).
C. Masquelier, A. K. Padhi, K. S. Nanjundaswamy, and J. B. Goodenough, 'New cathode materials for rechargeable batteries: The 3-D framework structures $Li_{3}Fe_{2}(XO_{4})_{3}$ (X P,As)' J. Solid State Chem. 135, 228 (1998).
A. Tang, X. Wang, and S. Yang, 'A novel method to synthesize $Li_3V_2(PO_4)_3/C$ composite and its electrochemical Li intercalation performances' Mater. Lett., 62, 1646 (2008).
M. M. Ren, Z. Zhou, X.P . Gao, W. X. Peng, and J. P. Wei, 'Core-shell LiV(PO)@C composites as cathode materials for lithium-ion batteries' J. Phys. Chem. C, 112, 5689 (2008).
C. Chang, J. Xiang, X. Shi, X. Han, L. Yuan, and J. Sun, 'Hydrothermal synthesis of carbon-coated lithium vanadium phosphate' Electrochim. Acta, 54, 623 (2008).
W. Xing, J. S. Xue, and J. R. Dahn, 'Optimizing pyrolysis of sugar carbons for use as anode materials in lithium-ion batteries' J. Electrochem. Soc., 143, 3.46 (1996).
A. V. Chadwick, S. L. P. Savin, S. Fiddy, r. Alcantara, D. F. Lisbona, P. Lavela, G. F. Ortiz, and J. L. Tirado, 'Formation and oxidation of nanosized metal particles by electrochemical reaction of Li and Na with $NiCo_2O_4$ : Xray absorption spectroscopic study' J. Phys. Chem. C, 111, 4636 (2007).
H. Fang, M. Liu, D. Wang, T. Sun, D. Guan, F. Li, J. Zhou, T. Sham, and H. Cheng, 'Comparison of the rate capability of nanostructured amorphous and anatase $TiO_{2}$ for lithium insertion using anodic $TiO_{2}$ nanotube arrays', Nanotechnology, 20, 225701 (2009).
*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.
출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.