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리튬이온전지용 양극 활물질의 설계 원리 및 현황 원문보기

E<SUP>2</SUP>M : Electrical & Electronic materials = 전기 전자와 첨단 소재, v.30 no.7, 2017년, pp.58 - 65  

김용선 (인하대학교)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 즉, 현재 사용되는 리튬이온 배터리의 부피당 및 무게당 에너지 저장 용량이 여전히 만족스럽지 못한 것이 이유가 될 것이다. 본 원고에서는 특히 리튬이온 전지의 에너지밀도를 결정하는 핵심인 양극 활물질의 화학적 구성 및 설계 요소, 전지 성능과의 연계성 등에 대해 일반적인 수준에서 소개하고자 한다.
  • 현재의 리튬이온전지에 필요한 성능의 개선점은 여러 가지가 있겠지만, 아마도 용량의 증가 및 내구성과 안전성의 개선이 가장 큰 요구사항이 아닐까 생각된다. 이에 대한 대응은 전지의 설계 방식 또는 그 구성 소재 등에서 다양한 방법이 도출될 수 있겠지만, 여기서는 양극재에 국한하여 살펴보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리튬이온전지의 충방전 원리는? 리튬이온전지는 그림 2와 같은 구조로 나타낼 수 있으며, 충전 시 양극의 리튬 이온이 전해질을 통해 음극으로 이동하여 외부 도선을 따라 이동한 전자를 통해 환원되어 흑연 층 사이에 저장되며, 방전 시에는 역의 반응이 일어나면서 전기 에너지를 사용할 수 있게 된다. 이러한 과정은 그림 3에 제시한 것과 같이 물을 길어 올려 두었다가 다시 흘러내리면서 그 위치에너지를 저장 및 활용하는 과정에 비유할 수 있다.
리튬이온전지의 4대 소재는 무엇인가? 양극재, 음극재, 전해질, 그리고 분리막을 흔히 리튬이온전지의 4대 소재라고 이야기한다. 전해질 및 분리막은 전지의 출력, 안전성 등의 성능에 영향을 미치는 중요한 소재이나, 전지의 에너지 밀도를 직접적으로 결정하는 것은 양, 음극의 전극 활물질 소재이다.
양, 음극 소재로 근래 사용이 늘었으며 지속적으로 연구되고 있는 것은? LiCoO2 (LCO) 및 흑연이 현재 가장 널리 사용되고 있는 양, 음극 소재이다. 근래에 와서는 LiNixCoyMnzO2 (NCM-xyz), LiNixCoyAlzO2 (NCA)와 같이 LCO와 같은 층상의 결정 구조를 가지면서 가용 용량의 증가가 가능한 Ni계 양극재의 사용량이 증가하고 있으며, 고용량의 Si을 음극재로 사용하기 위한 노력도 계속되고 있다. 이외에도 LiMn2O4 (LMO), LiNi0.
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