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리튬이온 배터리 캐소드 나노복합재료 LiFe1/3 Mn1/3 Co1/3 PO4/C의 초음파 합성

전문가 제언: ○ 리튬이온 이차전지는 휴대용 전자 기기와 전기 자동차에 광범위하게 사용하는 이처전지 가운데에서 가장 발전한 에너지 저장 기술이다. 리튬이온 이차전지는 연료전지 자동차가 상용화하기 전단계의 기술로 보는데, 이차전지 자동차가 지금은 많은 대중화가 이루어지면서 그동안 장애로 여겼던 문제가 점점 해결되면서 친환경차의 핵심으로 자리잡아가는 현상이다. 이런 과정에서 낮은 에너지 밀도를 올리는 것과 충방전 사이클을 확대하는 것, 전기화학반응 동안 시스템이 물리화학적으로 안정적이어야 하고 가끔 폭발 사고가 일어나는데 이것 역시 극복해야할 문제들이다.

○ 이글은 올리빈(olivine)형 구조의 LiFePO4를 기본으로 하면서 Mn과 Co를 Fe를 치환하는 목적으로 투입하여 Fe가 갖는 결점을 해결하는 전략을 제시한다. 여기서 다시 카본을 투입하여 재료 자체의 균일성과 카본의 네트를 촉매 활성 물질 입자를 서로 연결하여 높은 에너지 밀도와 장기 충방전 능력을 갖는 구조를 제시하고 있다. 그러면서 캐소드 물질을 제조할 때, 초음파로 가열하는 기법을 적용하여 카본의 균일한 분포와 네트를 형성하게 하고 Li+이온의 확산 계수를 증가 시키는 역할을 시도하였다.

○ 최근에는 산화 그래핀을 LiFePO4에 적용하여 카본으로 한 것 보다 더 우수한 성능을 시험한 결과를 보았는데, 역시 초음파 처리에 물리화학적 및 열기계적 특성이 우수한 그래핀을 도입 한 것은 카본첨가 보다 우수한 결과를 보여주고 있다(그래핀 기반 LiFePO4/C나노복합체의 초음파 가열 리튬이온 이차전지 제조, 첨단기술 정보 분석, Reseat 프로그램, 손영목). 재충전 리튬이온 이차전지의 연구개발 관건은 가격과 내구성 및 안전과 높은 전기전도도와 Li+이온 확산성의 제고가 될 것이다.

○ 국내는 울산대에서 그래핀에 담지된 Fe3O4와 CuO나노입자의 리튬이차전지의 음극성능에 대한 연구가 보고되었다. 연세대는 리튬이온 이차전지의 전류밀도 영향인자 분석, 충북대와 KOKAM 전지기연은 각각 탄소 피복 SnO2-SiO2 음극활성 물질과 리튬에 Ti를 첨가한 재료에 관한 것 등 다수 있다.

저자: Huanhuan Li et al.
자료유형: 니즈학술정보