| 초록 |
본 연구에서는 화학적인 방법을 이용해 전기화학적 에너지 저장 소자의 음극으로 적용 가능한 리튬이 전처리된 그래핀을 제조하였다. 기존에는 그라파이트에 리튬을 전기화학적으로 전처리하는 방식이 주로 사용되어 왔으나, 낮은 전류밀도를 인가하여 전기화학반응을 진행하기 때문에 그라파이트를 리튬화하는 데 오랜 시간이 걸릴 뿐만 아니라 그 과정에서 cell 내에 Li dendrite가 형성될 경우 전기적 단락으로 인해 화재가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 연구에서는 cell을 조립하기 전, 산화 그래핀, 리튬 금속, 유기 첨가제을 이용하여 1시간 내에 리튬이 전처리된 그래핀을 제조하였다. 리튬 금속은 electron transporter 역할을 하는 유기 첨가제와 반응하여 용액 내에서 쉽게 이온화될 수 있으며, 이 리튬 이온은 환원제로써 작용하여 산화 그래핀을 환원시킴과 동시에 리튬화된 그래핀을 형성하였다. XRD, XPS, Raman 등을 이용하여 물성을 분석한 결과, 그래핀이 리튬화되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬을 reference/counter 전극으로 이용한 반쪽 전지를 제작해 개방전압을 측정했을 때 일반적인 산화 그래핀 또는 환원된 산화 그래핀 전극은 3 V (vs. Li/Li+)에 가까운 전압을 보인 반면, 화학적으로 리튬이 전처리된 그래핀 전극의 개방전압은 0 V (vs. Li/Li+)에 가까웠다. 이는 그래핀이 리튬화되었음을 보여주는 결과라 할 수 있다. 화학적으로 리튬이 전처리된 그래핀 음극의 전기화학적 특성을 평가한 결과, 그래핀보다 우수한 용량 및 사이클 안정성을 보임을 확인하였다. |
