리튬이온전지용 탄소 부극재료의 표면개질에 따른 충방전 특성

The Effect of the Surface-modified Carbon Anode on the Electrochemical Performance in Li-ion Battery

본 연구에서는 mesocarbon microbeads(MCMB)카본에 에폭시 수지(resin)를 코팅시킴으로 서 카본전극 표면개질에 따른 전지 성능의 개선효과에 관하여 고찰하였다. 에폭시 수지에 의한 카본의 표면코팅은 MCMB 분말을 에폭시 수지가 용해된 THF(tetrahydrofuran)용액에 넣어 혼합함으로서 표면에 에폭시 수지가 코팅 되도록 하였다. 이렇게 에폭시 수지가 코팅된 MCMB를 $1000^{\circ}C$이상의 온도로 열처리하여 고분해능 투과전자현미경으로 관찰한 결과, 코팅층은 비정질 카본 구조를 지님을 알 수 있었다. 또한, 에폭시 수지에 의하여 코팅된 MCMB는 코팅되지 않은 MCMB보다 더 높은 BET비 표면적을 나타내었으며, 더 우수한 충방전 용량과 싸이클 특성을 나타내었다. 카본표면에 코팅된 에폭시 수지가 얇은 비정질 막으로 표면에 존재함으로서 전해질과 카본결정과의 반응을 억제시키는 방지막 역할을 하기 때문에 전지특성이 개선된 것으로 해석된다.

This study examined the effects of carbon surface modification by the epoxy resin coating on the electrochemical performance. The mesocarbon microbeads(MCMB) carbon was surface-modified by coating the epoxy resin and its electrochemical properties as an anode was examined. The surface coating of MCMB was carried out by refluxing the MCMB powders in a dilute H2SO4 solution, and mixing them with the epoxy resin-dissolved tetrahydrofuran(THF) solution. Under heat-treatment of the coated MCMB at the temperature over $1000^{\circ}C$, the epoxy-resin coating layer was converted into amorphous phase which was identified by a high resolution transmission electron microscope (HRTEM). The epoxy resin coated MCMB has higher Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area, higher charge/ discharge capacity and better cycleability than a raw MCMB without coating. The reason for the enhancement of cell performance by the epoxy resin coating were considered as the epoxy resin coating layer plays an important role to be a barrier for carbon reacting with electrolyte and to retard the formation of passivation layer.