| 초록 |
최근 리튬 이온 배터리 (Lithium ion battery)의 전극 재료로 사용되는 탄소는 전기 화학 성능을 개선하고 비용을 절감하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 탄소 재료를 통해 고용량 및 고속 사이클링 안정성을 달성하기 위한 많은 시도가 이루어졌다. 그러나, 탄소 재료는 여전히 제한된 원료 자원, 고온 공정 및 복잡한 합성 방법과 같은 주요 문제에 직면하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로는 바이오 기반 탄소소재 이용, 탄소의 복합화 및 음이온 도핑 등의 연구가 진행되고 있다. 그러나 아직까지 바이오 기반 탄소 소재의 음이온 다중 도핑의 시너지 효과 대한 연구는 보고되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 바이오 기반 탄소에 적용 가능한 3중 원소(B, P 및 N) 도핑 된 탄소를 합성하는 접근법을 시도하였다. 단백질 기반 바이오 원료를 사용하고 간단한 탄화 공정을 통해 3중 원소를 도핑 하였으며, 도핑 된 3가지 요소의 각각의 역할 및 시너지 효과를 규명하였다. 3중 원소 도핑 된 탄소의 구조 및 형상분석을 위해 주사전자현미경(field-emission electron microscopy)과 투과전자현미경(transmission electron microscopy)을 이용하여 관찰하였고, 결정구조 분석을 위해 X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 분석하였다. 전기화학적 성능의 평가는 충/방전 용량 사이클링 안정성(cycling stability)과 전류밀도 고속성능(high-rate performance)측정을 이용하여 분석하였다. 위 내용은 2020년 춘계 학술대회에서 더 자세히 논의될 것이다. |
