| 초록 |
나이오븀산화물(Nb2O5)은 독특한 에너지밴드 구조 때문에 흥미로운 특성을 나타낸다. 최근 그 사용처가 리튬전지 및 리튬이온커패시터 전극소재와 같은 에너지 분야로도 확대되고 있다. Nb2O5는 다양한 결정구조 및 형상에 따라 전극 특성에 차이를 보여 많은 연구진들이 이들의 결정구조 제어와 형상학적 성장 방법에 대해 주목하고 있다. 본 연구에서는 Nb 금속의 산화공정(anodization)을 통해 다공성 구조의 산화물 필름을 얻었고, 다양한 기체 (공기, 아르곤, 수소) 분위기 속에서 열처리를 수행하여 여러 결정구조를 가지는 Nb2O5를 합성하였다. 산화공정을 통해 합성한 다공성 Nb2O5는 두 가지 크기의 기공을 가지는데, 이는 리튬이온 저장을 위해 매우 유리한 구조이다. 큰 마이크로 크기의 기공을 통해 전해질이 전달되고, 작은 나노 크기의 기공을 통해 전해질과 리튬이온이 쉽게 소재 표면에 도달할 수 있다. 수소 분위기 속에서 열처리를 수행한 다공성 Nb2O5의 경우, 더 작은 기공 크기와 orthorhombic 결정구조를 가진다. 또한 산소 결함(deficiency)이 상대적으로 더 많이 유도되어 높은 전자전도도를 가지는 것을 여러 분석을 통해 확인하였다. 결과적으로 수소 분위기에서 열처리를 수행한 다공성 Nb2O5 필름의 전기화학적 리튬 저장 속도가 크게 향상되었다. |
