초록 ▼

세부과제 1)
${\bullet}$ 박막증착 공정인 RF/DC 스퍼터법으로 다층 구조 전극을 제조하여 Full cell 제작
- 초기용량 1500mAh/g 에 100cycle까지 600mAh/g 이상의 용량을 유지하는 결과를 얻어 시제품 제작 가능성을 보여줌
${\bullet}$ 요철 모양의 미세 굴곡이 있는 전해 동박 사용하여 박막과의 접착력 증가로 싸이클 특성 향상
${\bullet}$ 실리콘과 몰리브덴(1,2차년도), 저마늄(3차년도)을 교대 증착

세부과제 1)
${\bullet}$ 박막증착 공정인 RF/DC 스퍼터법으로 다층 구조 전극을 제조하여 Full cell 제작
- 초기용량 1500mAh/g 에 100cycle까지 600mAh/g 이상의 용량을 유지하는 결과를 얻어 시제품 제작 가능성을 보여줌
${\bullet}$ 요철 모양의 미세 굴곡이 있는 전해 동박 사용하여 박막과의 접착력 증가로 싸이클 특성 향상
${\bullet}$ 실리콘과 몰리브덴(1,2차년도), 저마늄(3차년도)을 교대 증착하여 음극 물질 제작
- 목표치를 상회하는 초기용량 1980mAh/g, 초기효율 80%를 보여주었으나, 싸이클 특성은 100cycle까지 77%를 유지하여 목표치에 나소 못 미치지만 추후 약간의 보완연구가 진행된다면 상용이차전지 전극으로 개발이 가능하다고 봄
${\bullet}$ 증착된 박막의 물리적 화학적 특성 분석
- 멕시코와의 공동연구를 통해 SEM, AFM, TEM 등의 분석을 하여 각각의 물성에서의 전기화학적 특성을 평가
세부과제 2)
${\bullet}$ GaN에 희토류 원소론 도핑하여 희토류 원소의 종류, 도핑농도, 후열처리 조건에 따른 발광특성을 측정 하였으며, PL 특성 분석을 통해 발광을 위한 최적의 후열처리 조건 및 이온 주입에 의한 전자 발광 메카니즘을 분석하여 국내는 연구가 거의 진행되지 않고 있는 희토류 원소 도핑된 GaN을 이용한 투명 다색 나노전자발광소자 연구에 대한 기반을 마련함
${\bullet}$ 이온 implantation을 이용하여 희토류 원소를 도핑농도 $1013-1015cm^{-2}$ 범위로 도핑
${\bullet}$ 도핑된 희토류 원소의 종류와 도핑농도에 따른 PL 특성을 조사 및 분석하였으며 발광 메카니즘을 분석
${\bullet}$ 임플란트의 종류, 도핑농도, 후속 열처리 온도에 따른 발광특성을 관찰하여 열처리 조건 확립

Abstract ▼

Graphitized carbon has been used as the anode material for commercial lithium-ion batteries. Although graphite has many merits:low and flat working voltage, small volumetric change and good cycle performance, it cannot satisfy a demand for a high energy density lithium-ion battery for portable elect

Graphitized carbon has been used as the anode material for commercial lithium-ion batteries. Although graphite has many merits:low and flat working voltage, small volumetric change and good cycle performance, it cannot satisfy a demand for a high energy density lithium-ion battery for portable electric devices because of its restricted theoretical capacity (LiC6, gravimetric capacity of 372mAh/g, volumetric capacity of 830Ah/L).
Recently, there has been a worldwide interest in developing alternative anodes for lithium ion battery Silicon has been proposed to serve as a possible anode material for replacing the current carbon based materials because Silicon itself has high theoritical capacity than that of graphite and high energy density with high charge and discharge rate capability.
However, Silicon undergoes a significant change in volume during the processes of insertion and extraction of lithium. The great difference in volume between the lithiated and lithium-free host causes cracking and crumbling problems of the Si particles, thereby inducing morphological changes and the loss of electrical contact between the host material and the current collector. Consequently, its capacity on cycling fades rapidly
Thus, we investigated multilayer electrode deposited by rf/dc magnetron sputter for improved cyclability of Si anode material. The Mo(or Ge) was accomplished a buffer role of volume expansion of the Si electrode. The films were deposited on electrolytic Cu foil having an arithemetic mean roughness (Ra) of $0.5{\mu}m$. The rough surface of the current collector helped the films have batter adhesion with current collector and prevent electrical contact loss.
As the result of this project, we developed ane anode electrode that has a high capacity and long cyclability. The initial discharge capacity of the Si/Mo multilayer was 1600 mAhg-1 and capacity retention $(R_{1/150})$ was 85 %. Si/Ge multilayer showed higher gravimetric capacity than Si/Mo multilayer. The Si/Ge multilayer delivers an initial capacity of $1980mAhg^{-1}$, but the capacity retention $(R_{1/100})$ was 77%. Finally, Si/Ge multilayer anode was used in conjunction with $LiCoO_2$ for the assembly of Li-ion cells. This full cell showed an initial capacity of 1500mAhg-1 and capacity of $600mAhg^{-1}$ after 100 cycles. These result show that Si/Ge multilayer anode is an alternative electrode due to high specific energy and good cycle performance.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...4
• 요약문...6
• SUMMARY...8
• CONTENTS...10
• 목차...12
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...15
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...17
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...56
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...60
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...61
• 제 7 장 참고문헌...62