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그래핀 기반 LiFePO4/C 나노복합체의 초음파가열 리튬이온 배터리 제조

전문가 제언: ○ 리튬이온 배터리는 휴대용 전자 기기와 전기 자동차에 광범위하게 사용하는 리튬 배터리 계에서는 가장 발전한 에너지 저장 기술이다. 과학기술은 계속하여 새로운 개발이 이루어지고 있는데, 리튬 이온전지도 예외가 아니어서 부단한 연구개발이 이루어지고 있다. 그것은 낮은 에너지 밀도를 올리는 것과 충방전 사이클을 확대하는 것, 전기화학반응 동안 시스템이 물리화학적으로 안정적이어야 하고 가끔 폭발 사고가 일어나는데 이것 역시 극복해야할 문제들이다.

○ 이글은 리튬이온 배터리로 많이 사용하는 LiFePO4 캐소드 재료에 대하여 카본을 담체로 사용하는데, 여기에 그래핀을 처리하여 초기에 방출 용량을 월등하게 높이고, 전기전도를 향상시키는 시도이다. 이러한 시도는 Mg2+, Zn2+, Ni2+와 V등을 도입, Fe를 각각 치환하여 전기화학적 성능을 높이는 연구가 많이 보고되었다. 그러나 이러한 시도가 배터리 성능을 많이 개선하였으나, 전기전도도저하 등의 문제가 있어, 물리화학 및 열기계적 특성이 우수한 그래핀의 도입으로 발전하게 되었다.

○ 이에 따라 최근 그래핀을 첨가하여 LiFePO4 캐소드 재료를 성공적으로 제조하는 방법이 소개되고 있는데, 그것은 고체반응, 스프레이 건조법, 수열법 및 공침법 등이 있다. 이중 고체반응법은 고온과 긴 반응시간이 필요하고, 수열법은 초미세 LiFePO4입자를 제조하는 효과적이고 쉬운 방법이다. 그러나 수열법은 재료의 화학조성을 정확히 조절하기 어렵고, 저가로 전기화학 활성재료를 생산하는 제조법이 필요하다. 따라서 그래핀을 첨가한 고성능의 리튬이온 배터리를 개발하는 것이 과제로 등장한다.

○ 국내는 숭실대가 코넬대와 공동으로 폴리실란계 고분자를 사용한 리튬이온전지 음극재용 무기물 제조, 서강대에서 리튬이온전지 분야의 특허가치 평가지표와 기술사업화 가능성을 연구한 경영 보고서도 있다. 이외에도 많은 연구가 있는데, 연세대는 리튬이온이차전지의 전류밀도 영향인자 분석, 충북대와 KOKAM전지기연은 각각 탄소 피복 SnO2-SiO2 음극활성 물질과 리튬에 Ti를 첨가한 재료에 관한 것 등 다수 있다.

저자: Zhaozhi Wang, HaifuGuo,PengYan
자료유형: 니즈학술정보