• 산업기술연구
• /
• 제21권B호
• /
• pp.31-35
• /
• 2001

The phase forming ability and formation enthalpies(${\Delta}H$) of Si-M(M = Ti, Cu, Ni, Zr) compound alloys were predicted by Miedema's model. The silicon compound alloys were synthesized by mechanical alloying and then characterized for the phase formation by X -ray diffraction. The electrochemical properties as the anode materials for lithium ion batteries were investigated using a galvanostatic method. It appears that the electrochemical characteristics of Si-M alloys can be predicted from the thermodynamic criteria for the phase formation using the Miedema's model.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• 제15권4호
• /
• pp.193-197
• /
• 2014

Si-carbon composites as anode materials for lithium rechargeable batteries were prepared simply by mixing Si nanoparticles with carbon black and/or graphite through a solution process. Si nanoparticles were well dispersed and deposited on the surface of the carbon in a tetrahydrofuran solution. Si-carbon composites showed more than 700 mAh/g of initial capacity under less than 20% loading of Si nanoparticle in the composites. While the electrode with only Si nanoparticles showed fast capacity fading during continuous cycling, Si-carbon composite electrodes showed higher capacities. The cycle performances of Si nanoparticles in composites containing graphite were improved due to the role of the graphite as a matrix.

• Carbon letters
• /
• 제8권4호
• /
• pp.335-339
• /
• 2007

Carbon/silicon composites were synthesized by mixing silicon powders with petroleum pitch and subsequent heat-treatment. The resultant composites were composed of carbon and nano-size crystalline silicon identified by XRD and EDX. FIB images and SEM images were taken respectively to detect the existence of silicon impregnated in carbon and the distribution of silicon on the carbon surface. The obtained carbon/silicon materials were assembled as half cell anodes for lithium ion secondary battery and their electrochemical properties were tested. The pitch/silicon composite (3 : 1 wt. ratio) heat treated at $1000^{\circ}C$ and mixed with 55.5 wt.% of graphite showed relatively good electrochemical properties such as the initial efficiency of 78%, the initial discharge capacity of 605 mAh/g, and the discharge capacity of 500 mAh/g after 20 cycles.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권4호
• /
• pp.561-567
• /
• 2018

본 연구에서는 리튬이온전지 실리콘 음극소재의 사이클 안정성 향상을 위해 실리콘/탄소 음극소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) 로부터 스토버법 및 마그네슘 열 환원법을 통하여 다공성 실리콘을 제조하고, 제조된 다공성 실리콘과 피치의 질량비에 따라 실리콘/탄소 음극소재를 제조하였다. 실리콘/탄소 음극소재의 물리적 특성은 XRD와 TGA를 통해 분석하였다. 1.0 M $LiPF_6$ (EC : DEC = 1 : 1 vol%) 전해액에서 실리콘/탄소 음극소재의 충 방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 특성을 조사하였다. 제조된 실리콘/탄소 음극소재 실리콘 : 탄소 = 5 : 95 일때 453 mAh/g의 향상된 용량을 나타내었으며, 사이클 성능 또한 두 번째 사이클 이후 30 사이클까지 매우 우수한 사이클 안정성을 나타냄을 확인하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제29권12호
• /
• pp.2441-2444
• /
• 2008

• 전기화학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.242-255
• /
• 2008

1991년 lithium-ion battery(LIB)가 상용화된 이후, 초기 전해질은 주로 lithium cobalt oxide($LiCoO_2$) 양극과 graphite 음극의 특성에 집중되어 연구되어 왔다. 또한 전극과 전해질 간의 적합성에 대한 다양한 연구들이 이들 간의 계면에서 활발히 진행되었다. 이후 Si, Sn 등의 비탄소계 음극소재와 3성분(Ni, Mn, Co)계, spinel, olivine 등의 양극 소재를 리튬 2차전지에 채용하려 함에 따라 기존 전해질 재료들도 많은 도전에 직면하게 되었다. 특히, 안전성 문제가 최근 심각하게 부각됨에 따라 전해질의 요구특성은 점점 복잡해지고 까다로워지고 있다. 본 고에서는 이러한 전극소재 변화에 따른 전해질 소재의 다양한 변화와 그 특성에 대하여 구성요소 별로 연구 및 개발 동향을 정리하였다.

• 공업화학
• /
• 제24권5호
• /
• pp.489-493
• /
• 2013

기존의 EDLC용 활성탄소 대신 리튬이차전지용 탄소류 음전극(천연흑연, 인조흑연, 하드카본, MCMB)을 이용해 리튬이온 커패시터를 구성하면 리튬의 층간 삽입반응으로 인해 기존의 물질보다 에너지 밀도가 큰 전극소재를 개발할 수 있을 것이다. 이 실험에서는 기존 리튬이차전지 음극용 탄소 물질을 대칭 전극으로 사용하여 코인형 커패시터를 제조하여 성능을 측정하였다. 또한 리튬을 미리 삽입시킨 탄소류 전극을 이용한 커패시터를 제조한 후 성능을 측정한 결과, 축전현상이 일어나는 것을 알 수 있었다. 즉 전해액에서 전하분리에 의한 리튬이온의 이동을 보충할 수 있다면 기존의 리튬이온은 탄소류 전극의 층간으로 확산되어 들어가 기존의 대칭성 탄소류 전극의 경우에 비해 축전 용량이 증가한다. 또한 표면적이 매우 큰 graphene oxide를 사용하여 위와 같이 실험한 결과 용량이 크게 나왔으며 이로부터 슈퍼커패시터 전극용 물질에는 높은 비표면적이 중요한 요소로 작용한다는 것을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
• /
• 제7권1호
• /
• pp.32-37
• /
• 2004

리튬 이차전지의 음극재료로서 천연흑연의 충방전 속도에 따른 용량특성을 조사하였다 정전류 조건에서 $0.0-2.0V(vs. Li/Li^+)$의 범위에서 충방전 하였을 때, 충전전류가 증가할수록 충전반응의 과전압이 증가하여 $Li^+$이온이 충분히 삽입되지 못한 상태에서 컷오프 전압(0.0 V)에 도달하기 때문에 충전용량은 충전전류의 크기가 클수록 감소하였다. 한편, 방전전류가 증가함에 따라 방전반응의 과전압도 증가하여 0.0-0.3V범위에서 방전반응이 일어나나 방전 컷오프 전압(2.0 V)과는 격차가 커서 $Li^+$이온이 탈리되지 못한 상태에서 방전 컷오프에 도달하는 현상은 없기 때문에 방전용량이 방전전류의 크기에 영향을 받지 않았다. 충전전류가 증가함에 따라 부반응인 리튬 전착반응의 과전압도 증가하므로 충전 컷오프 전압을 0.0V 이하로 낮출 수 있었다. 그러나 $Li^+$이온의 삽입반응에 비해 전착반응의 저항이 적어 충전전류에 따른 전착반응의 과전압 증가에는 한계가 있었다. 1C조건에서 -0.04V까지 충전 z컷오프 전압을 낮추었을 때 리튬의 전착반응은 없었고, 이로부터 약 $11\%$의 방전용량을 증가시킬 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제31권6호
• /
• pp.417-425
• /
• 2021

고용량 배터리에 대한 요구가 증가에 따라 기존 음극재보다 높은 용량(3,860 mAh/g)과 낮은 전기화학적 전위(-3.040 V)를 갖는 리튬 금속 기반 음극재에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 수열 합성을 통해 제작된 아나타제(anatase) 타입의 TiO₂ 나노 입자 기반한 PVdF-HFP/TiO₂ 복합체를 리튬 금속 음극의 계면 보호층으로 적용하였다. 결정구조 및 형상 분석을 통해 유/무기-리튬 나노복합체 박막의 형성을 확인하였다. 또한, 전지화학 테스트(사이클 테스트 및 전압 프로파일)를 통해 리튬 금속 음극의 전기화학 성능 은 복합체 보호막이 TiO₂ 10 wt%, 코팅 두께 1.1 ㎛의 조건에서 가장 개선된 전기화학적 성능(콜롱 효율 유지: 77 사이클 동안 90% 이상) 발현을 확인하였다. 이를 통해, 처리하지 않은 리튬 전극 대비 본 보호층에 의한 리튬 금속 음극의 성능 안정화/개선 효과가 검증되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.419-420
• /
• 2012

Lithium-ion battery (LIB) usually used for valuable electronic devices are extended to applications. High stability negative electrode materials for LIB were investigated using electrodeposition of nanoparticles (NPs) on the nanostructured carbon. NPs with about 70 nm diameters were evenly prepared on the graphitic carbon materials using electrodeposition process at room temperature. It was observed that the NPs were homogeneously embedded into not only external surface but bottom part of the graphitic carbon network. The graphitic carbon material covered with NPs enables facile electron transport owing to the network structure and improves structural collapse during cycling. This facile room temperature process is expected to be applicable to other anode materials such as Sn and Al for the anode of LIB.