| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 | 리튬이온 전지용 중공구조의 리튬 망간 산화물 나노튜브 제조 |
| 초록 | 최근 전기자동차 및 에너지 저장 시스템 등과 같은 중대형 전자기기의 개발로 에너지 저장 소자 중 하나인 리튬이온 전지에 대한 관심이 증가하고 있다. 리튬이온 전지는 높은 에너지 밀도, 장수명, 낮은 자가 방전 및 친환경 등과 같은 장점을 보유하고 있다. 리튬이온 전지는 크게 4대 주요 구성품 (음극, 양극, 전해질 및 분리막)으로 구성되며, 이 중 양극의 경우 리튬이온 전지의 성능에 큰 영향을 미치는 구성품이다. 현재 사용되는 양극 소재는 결정구조에 따라 크게 층상구조 산화물 (LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2), 스피넬 구조 산화물 (LiMn2O4, LiNixMn2-xO4, LiNixCo1-xVO4), 올리빈 구조 산화물 (LiFePO4, LiMnxFe1-xPO4, Li2CoPO4)로 구분된다. 특히, 스피넬 구조 산화물의 경우 높은 반응 전압 및 빠른 리튬이온 확산 속도 등의 장점으로 많은 연구가 진행되고 있다. 스피넬 구조 산화물 중 LiMn2O4 (LMO)는 높은 이론 용량 (~148 mAh/g), 높은 작동 전압, 낮은 가격 등 다양한 장점을 보유하고 있다. 하지만 낮은 전기 전도도, 충/방전 과정에서의 망간 용출 및 전해질 부반응 문제로 리튬이온전지용 양극 재료에 사용이 제한되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 나노 입자, 나노 큐브, 나노 튜브 등 LMO의 형상을 제어하는 연구가 진행되고 있다. 특히, 나노 튜브 형상의 경우 작은 리튬이온 확산 거리 및 빠른 전하 이동속도 등과 같은 장점을 보유하고 있어 고성능 리튬이온 전지용 양극 소재로 연구되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 망간 산화물이 코팅된 다공성 탄소나노섬유 모형을 이용하여 중공 구조의 LMO 나노 튜브를 제조하였다. 제조한 중공 구조의 LMO 나노 튜브의 형상 및 구조는 주사전자현미경 (field-emission scanning electron microscopy)과 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 분석 하였고, X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 결정 구조 및 화학적 결합상태를 규명하였다. 또한 전기화학적 특성 평가는 전기화학 임피던스 분광법 (electrochemical impedance spectroscopy) 및 충/방전법 (galvanostatic charge/discharge measurements)을 이용하여 분석하였다. |
| 저자 | 신동요, 구본율, 안효진 |
| 소속 | 서울과학기술대 |
| 키워드 | Lithium manganese oxide; Hollow nanotube; Carbon nanofiber; lithium ion batteries |
