| 초록 |
최근 급속도로 전자산업이 발달함에 따라 리튬이온전지, 슈퍼커패시터, 리튬공기전지 등 에너지 저장소자에 대한 관심도 급증하고 있다. 에너지 저장 소자 중 리튬이온전지는 높은 에너지 밀도, 높은 수명 및 낮은 자가 방전 등의 장점으로 휴대폰 및 노트북 등과 같은 휴대용 전자기기뿐만 아니라 전기자동차(EV) 및 가정용 무정전전원장치(UPS) 등과 같은 대형 전자기기에 사용되고 있다. 리튬이온전지는 크게 음극, 양극, 전해질, 분리막으로 구성되며, 이 중 양극소재의 경우 리튬이온전지의 높은 용량 및 안정성을 구현하기 위한 핵심 구성 요소이다. 양극소재로는 층상 구조 화합물(layered structure), 올리빈 구조 화합물(olivine structure), 스피넬 구조 화합물(spinel structure)이 사용된다. 스피넬 구조 화합물은 높은 반응 전압을 통한 고출력 특성 및 많은 리튬 확산 경로를 가지고 있다는 장점이 있다. 스피넬 구조 화합물 중 대표적인 리튬 망간 산화물(LiMn2O4, LMO)은 높은 이론 용량 (148 mAh/g), 높은 출력 밀도 및 낮은 가격이라는 장점을 가지고 있다. 하지만 리튬 망간 산화물은 낮은 전기 전도도, 충방전 동안의 망간 이온 용출 및 전해질 부반응에 의한 낮은 사이클 안정성을 나타내어 리튬이온전지 양극소재로 제한이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 망간 이온 용출 및 전해질 부반응을 제어하기 위하여 전도성 산화물이 코팅된 리튬 망간 산화물을 제조하였다. 제조한 전도성 산화물이 코팅된 리튬 망간 산화물의 형상 및 구조적 특성은 주사전자현미경(field-emission scanning electron microscopy)와 투과전자현미경(transmission electron microscopy)를 이용하여 규명하였다. 또한 제조한 샘플의 구조적/화학적 결합상태를 분석하기 위하여 X-선 회절 분석(X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광 분석(X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하였다. 또한, 정전류 충방전법(galvanostatic charge-discharge test)를 통해 각각의 샘플들의 전기화학적 특성을 규명하였다. 위 내용은 2018 춘계 학술대회에서 더 자세히 논의될 것이다. |
