Li(Ni13Co13Mn13)O2 특성에 대한 평가와 대안
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- 목차
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1. 설계 배경
2. 양극재 분석
3. 결론
4. 그 외 대체 방안
5. 참고 문헌
- 본문내용
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상업적으로 쓰이는 리튬 이차 전지는 양극(cathode) 재료로써 주로 LiCoO2를 이용하는데, 층상 암염형 구조로서 CoO6팔면체로 이루어진 층간에 Li+이온이 삽입된다. 이 공간에 Li+이온이 삽입되는 과정이 충전, 탈리 되는 과정이 방전이다. LiCoO2에서 삽입과 탈리 그리고 내부 격자 내 이동은 거의 가역적으로서 에너지 손실이 거의 없다. 또한 공업적으로 상당히 제조하기 편하기 때문에 현재 이 재료는 상당히 우수한 양극 재료로서 많이 사용 되고 있다.
이 LiCoO2에는 문제점도 존재하는데 방전을 함에 따라 리튬이온이 탈리(deintercalation) 되는데, 어느 정도 분율의 Li+이온이 빠지게 되면, 상이 변화해 불안정해지며 나아가 전극/전해질 계면으로 코발트 이온이 용출하여 전해액의 산화 분해가 일어날 수 있다. 따라서 이용 가능한 리튬 양은 전체 양의 1/2정도로 제한되며 이는 이론값에 비한 전지 전체 용량의 감소로 이어진다. 이런 리튬 이온 전지 자체의 문제인 충/방전 사이클에 따른 전지용량 감소의 문제는 다른 원인도 있는데, 리튬 이차 전지 내부 수분의 반응, 전해액의 반응 등에 의한 상 생성 등의 원인이 바로 그것이다. 또한 Co는 희귀 금속이며 상당히 비싼 재료로서 이는 리튬 이온 전지 가격의 증가를 야기한다.
위에 언급했던 문제로 인해 LiCoO2를 이용한 리튬 이온 전지는 현재 상당한 한계를 갖고 있고 이를 극복하기 위한 방법이 현재 시장의 당면 과제이다. 현재 이런 문제점을 해결하기 위한 방법 중 한 가지 유망한 방법이 LiCoO2에 LiMnO2나 LiNiO2를 첨가하는 것이다. LiMnO2나 LiNiO2 따라서 충/방전 사이클에 따른 용량감소가 조금 더 줄어드는 것이 현재 보고 되어 있다.
우리는 Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2 을 제조하고, Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2의 양극재로서의 구조분석 및 특성 평가를 하려고 한다. 이를 통해 Co함량을 줄이면서 더욱 성능이 좋은 양극의 제조 방안에 대해서 알아보려 한다.
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