• 전기화학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.17-23
• /
• 2015

$Li_4Ti_5O_{12}$는 우수한 안정성으로 자동차용 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질로서 각광 받고 있다. 그러나 넓은 밴드갭에 기인한 절연체 특성으로 고율 충/방전을 가능하게 하기 위해서는 전자 전도도의 개선이 필수적이다. 본 연구에서는 Cr 도핑을 통해 $Li_4Ti_5O_{12}$의 전자 전도도 개선을 목표로 하였으며, wet-mixing법을 통한 물질 합성시 도판트인 Cr 프리커서의 용해도 차이에 의한 Cr-doped $Li_4Ti_5O_{12}$의 전기화학적 특성 변화를 고찰하고자 하였다. 시료의 물리적 특성은 ICP, XRD, SEM, EXAFS을 통하여 확인하였고 1.0V~3.0V (vs. $Li/Li^+$) 하에서 충/방전 특성을 조사하였다. 프리커서의 용해도는 합성된 물질의 상(phase) 및 모폴로지에 큰 영향을 미쳤으며, 가장 용해도가 높은 $Cr(NO_3)_2$ 프리커서로부터 합성된 경우 Bare $Li_4Ti_5O_{12}$와 비교하여 약 2배 개선된 고율 충/방전 특성(130 mAh/g @ 10 C)을 확인하였다.

• 청정기술
• /
• 제30권3호
• /
• pp.159-174
• /
• 2024

화석원료 기반의 에너지 소비가 급증함에 따라 지구온난화 또한 가속화되고 있다. 특히 도로 수송분야는 이산화탄소 배출이 많은 분야여서 기존의 내연기관 자동차 대신 전기자동차 활용을 권장하고 있으며 이에 따라 이차전지의 중요성이 대두되고 있다. 이차전지는 에너지를 사용하고 충방전 과정을 통해 재사용 할 수 있는 가역적인 전지로, 현재는 리튬 이온을 캐리어로 이용한 리튬이온전지가 많이 사용되고 있다. 이차전지는 에너지, 출력, 수명, 환경친화적, 비용, 안정성 등의 6개 주요 요인을 중요시하고 있으며 각 구성 요소의 소재 특성을 파악하여 6개의 요인을 모두 만족하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 양극재는 리튬 소재에서 벗어나기 힘든 만큼 리튬을 매개로 코발트, 니켈, 망간, 알루미늄 등 여러 물질을 혼합하여 좀 더 성능이 높은 소재 연구를 수행하고 있으며, 음극재는 흑연, 실리콘, 리튬 금속 등을 이용하여 용량을 증가시키는 방향으로 진행하고 있다. 전해질의 경우 현재 액체 전해질이 주로 사용되지만 안정성을 고려하여 고체 전해질 또한 연구 중이며 에너지와 출력 요인을 만족하기 위해서는 추가적인 연구가 더욱 진행 되어야한다. 이번 리뷰 논문에서는 이차전지의 개요부터 구성 요소의 소재 및 특성, 기술 동향, 이차전지 기업을 소개하여 이차전지의 전반적인 내용에 대한 이해를 돕고자 한다.

• 청정기술
• /
• 제13권1호
• /
• pp.54-63
• /
• 2007

고분자 전해질 연료전지에 사용되는 개질 수소 속에는 미량의 일산화탄소가 존재할 수 있으며, 이는 연료전지의 백금 성분의 양극 전극을 비활성화로 이끌며, 그로 인하여 전기 출력이 급격히 떨어지게 된다. 본 연구는 담체의 조성을 달리한 여러 가지 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ (x=0.0-1.0) 촉매들을 합성하고 그들 특성이 분석되었으며, 또한 일산화탄소의 산화반응과 수소 분위기에서의 일산화탄소에 대한 선택적 산화반응을 수행하였다. 이들 촉매들은 수열합성법과 침적-침전법을 조합하여 제조되었으며, XRD, XRF, SEM, TEM, BET, $N_2O$ 분해실험, 산소저장능력 측정 기법 등에 의해 그들의 물리화학적 성질들이 분석되었다. 담체의 조성과 반응물 산소의 과잉정도에 따른 영향들이 여러 반응온도에서 반응활성과 이산화탄소 선택도 등에 의해 조사되어졌다. 합성된 여러 조성을 달리한 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매들 가운데 $Cu/Ce_{0.9}Zr_{0.1}O_2$와 $Cu/Ce_{0.7}Zr_{0.3}O_2$ 두 가지 촉매는 $170^{\circ}C$ 반응온도 부근의 PROX 반응에서 99% 이상의 CO 전환율과 50% 내외의 선택도를 나타내었다. 이와 같은 비교적 완화된 조건에서의 우수한 활성은 높은 산소저장능력을 지닌 $Ce_xZr_{1-x}O_2$ 담체를 사용함으로서 구리촉매의 산호-환원 활성이 증가한 것에 기인하며, 결국 수소분위기에서의 일산화탄소의 산화 반응에 대한 높은 활성과 선택도를 이끌었다.