초록 ▼

고출력의 리튬전지를 개발하는 것은 전기자동차뿐만 아니라 다른 여러 산업에서도 필수적이다. 이에 제 1 세부에서는 낮은 전기전도도를 갖는 LiTi2(PO4)3 및 Li3V2(PO4)3 양극 소재에 용량 및 출력특성을 향상시키기 위하여 월등히 우수한 전기전도도를 나타내는 탄소나노구조체인 graphene을 도입하였다. 제 2 세부에서는 차세대 전극활물질로 주목받고 있는 실리콘 나노선 및 LiNi0.5Mn0.5O4 나노로드 전극의 출력 특성 및 수명 안정성을 향상시키고자 전해질 첨가제를 도입한 기능성 전해질의 개발 및 특성 평가를 진행하였

고출력의 리튬전지를 개발하는 것은 전기자동차뿐만 아니라 다른 여러 산업에서도 필수적이다. 이에 제 1 세부에서는 낮은 전기전도도를 갖는 LiTi2(PO4)3 및 Li3V2(PO4)3 양극 소재에 용량 및 출력특성을 향상시키기 위하여 월등히 우수한 전기전도도를 나타내는 탄소나노구조체인 graphene을 도입하였다. 제 2 세부에서는 차세대 전극활물질로 주목받고 있는 실리콘 나노선 및 LiNi0.5Mn0.5O4 나노로드 전극의 출력 특성 및 수명 안정성을 향상시키고자 전해질 첨가제를 도입한 기능성 전해질의 개발 및 특성 평가를 진행하였다. 음극 및 양극 모두 첨가제를 사용하여 보다 향상된 전기화학 특성을 얻을 수 있었다. 제 3 세부에서는 질소 도핑된 탄소나노구조체, 탄소나노구조체와 실리콘 나노입자를 결합한 복합체를 개발하고, 양극으로는 형상이 제어된 스피넬계 리튬 망간 산화물을 개발하는 한편, 홍합에서 유래된 생물재료로 표면 처리된 분리막 및 바인더를 개발하여 전지를 제조하고 평가하였다. 기존의 탄소나노구조체에 질소를 도핑시켜 그 물성을 변화시켰으며, 도핑된 질소는 리튬을 저장하는데 중요한 역할을 한다. 또한, 실리콘 나노입자와 탄소나노구조체의 구조를 제어하여 결합을 최적화하여 출력·용량·수명 특성을 향상시켰으며, 홍합에서 유래된 생물재료를 분리막 및 바인더에 도입함으로써 리튬금속음극과 실리콘 음극 기반의 리튬 이차전지의 수명특성을 크게 향상 시켰다.

Abstract ▼

To develop secondary battery for electric vehicle, high power lithium battery is necessary. Thus, in the part 1, graphene which shows the superior electronic conductivity has been introduced to the nano-sized cathode materials of LiTi2(PO4)3 and Li3V2(PO4)3 to improve the power density, rate capabil

To develop secondary battery for electric vehicle, high power lithium battery is necessary. Thus, in the part 1, graphene which shows the superior electronic conductivity has been introduced to the nano-sized cathode materials of LiTi2(PO4)3 and Li3V2(PO4)3 to improve the power density, rate capability, and cycle life. In the part 2, novel electrolytes with functional additives have been designed to enhance the power capability and cycle stability of silicon nanowire electrode and LiNi0.5Mn0.5O4 electrode. In both case of anode and cathode, improved electrochemical properties were obtained with functional additives. In the part 3, we used N-doped carbon nanosturctures, the composites of silicon-carbon nanostructures, mussel-inspired polydopamine-coated separators and binder, and shape controlled spinel lithium manganese oxide to realize high power electrode. The nitrogen shows an important role to store high amount of lithium. In addition, we optimized the structures of carbon nanostructures and silicon to increase the power, capacity, and cycle life. Especially, we also increased the cycle life of lithium metal and silicon anode by introducing mussel-inspired polydopamine-coated separators and binder. In addition, we synthesized shape controlled LiMn2O4 which shape was truncated octahedron.