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계면활성제를 이용한 리튬리치계 산화물 나노입자 제조
Fabrication of Nano-particles with High Capacity using Surfactant 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.18 no.3, 2015년, pp.95 - 101  

임석범 (경기대학교 신소재공학과) ,  김석범 (경기대학교 신소재공학과)

초록
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본 논문에서는 차세대 고용량 양극 물질로 각광받고 있는 리튬리치계 산화물의 나노입자의 제조방법에 대해 보고하고 있다. 리튬리치계 산화물은 기존에 사용되고 있는 $LiCoO_2$와 같은 양극물질의 50-80% 이상 높은 용량으로 인해 고용량 이차전지용 양극재료로 기대를 받고 있다. 그러나 이온 및 전자전도성이 좋지 못하여 고율특성이 취약한 단점이 있다. 본 연구에서는 리튬리치계 산화물을 나노입자화 하여 고율특성을 향상시키는데 연구의 초점을 맞추고 있다. 이를 위해 제조공정에서 2가지 계면활성제를 사용, 입자를 분산시켜 나노화 하였다. 나노 입자를 가진 리튬리치 산화물의 전기화학적 특성을 관찰한 결과 상대적으로 우수한 고율특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this article, we report the fabrication of Li-rich oxide nanoparticles for Li-ion batteries. Li-rich oxides are promising cathode materials because their capacity is much higher than commercial cathode materials. However, they have several disadvantages such as low rate capability due to their lo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 고율특성과 같은 일부 단점은 입자를 나노화 하여 리튬과 전자의 입자 내에서 의 이동거리를 줄여주면 상당부분 해소할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 리튬리치계 양극 활물질을 연소법 (combustion method)을 이용하여 제조하는 과정에서 계면활성제를 사용, 입자의 나노화를 통해 전기화학적 특성을 향상시키는 것을 목표로 하였다. 연소법은 리튬과 전이금속의 소스가 되는 아세테이트(acetate), 나이트레이트(nitrate) 등의 물질을 혼합한 후 젤(gel)을 제조하고 이를 연소하여 산화물을 제조하는 간단한 방법으로 리튬리치계 양극물질의 제조를 위해 많이 사용되어 오고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리튬 이차전지 활용 분야는? 리튬 이차전지는 과거에는 휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 전자기기에 주로 사용되었지만, 오늘날에는 HEV, PHEV, ESS와 같은 다양한 분야로 사용 영역을 넓혀가고 있다.1-9) 이와 같은 리튬 이차전지 사용 영역의 확대는 우리 삶에서 더 많은 분야에 에너지원으로 사용되고 있음을 의미한다.
리튬 이차전지의 고용량화를 위한 대표적인 양극 활물질은? 리튬 이차전지의 에너지 양은 활물질의 양에 의해 결정되는 요소이며, 단위 무게 또는 부피당 고용량화를 이룩하기 위해서는 에너지 밀도가 높은 새로운 활물질의 적용이 요구된다. 고용량화를 충족시킬수 있는 대표적인 양극 활물질로는 리튬리치(Li-rich) 또는 OLO(Over lithiated oxide) 라고 불리우는 Li-Mn-Ni 계 산화물이다. 리튬리치 양극 활물질은 기존에 사용 되고 있는 LiCoO2나 Li[Ni, Mn, Co]O2계 보다 단위 무게당 에너지가 더 높은 고용량 양극 활물질이다.
리튬 이차전지가 다양한 활용 분야를 갖기 위해서 어떤 성능이 개선되어야 하는가? 그러나 리튬 이차전지가 EV나 ESS 등과 같은 새로운 분야에 좀 더 활발히 사용되기 위해서는 향상된 리튬 이차전지의 개발이 요구된다. 특히, 리튬 이차전지의 단위 무게 또는 단위 부피당 에너지 밀도의 향상은 여러 응용분야에 적용되기 위해서는 필수적인 개선사항이라고 할 수 있다.10-17)
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  27. J.-L. Liu, J. Wang, Y.-Y. Xia, Electrochim. Acta 56, 7392 (2011) 

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  29. G.T.K. Fey, Z.F. Wang, C.Z. Lu, T. Kumar, J. Power Sources 146, 245 (2005) 

  30. P.K. Nayak, J. Grinblat, M. Levi, D. Aurbach, Electrochimica Acta 137, 546 (2014) 

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