| 초록 |
전기자동차의 구동에너지원으로서의 고성능 이차전지를 개발하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 음극활물질은 기존의 이론비용량이 372 mAh/g과 전극밀도 1.7 g/ml을 가지는 흑연 재료를 대체하고자 실리콘과 주석 등의 재료를 연구하고 있다. 본 연구에서는 새로운 후보 재료로서 환경친화성의 아연을 이용한 음극활물질에 대하여 구하였다. 본 연구에서는 200 Wh/kg 이상의 고에너지밀도 리튬이차전지를 개발하고자 아연과 리튬의 합금화 가능성을 결정구조별로 재료양자계산을 통하여 확인하였다. 계산 결과로부터 Li12Zn7(Li1.7Zn) 조성이 가능하고 이론비용량은 685 mAh/g에 해당한다는 결과를 얻었다. Sol-gel 법으로 Zn0.9In0.75Ni0.2 조성을 가지는 아연계 음극활물질을 제조하였고, XRD 분석 결과 조성분은 ZnO인 것으로 확인하였다. 개발한 아연계 음극활물질 전극과 함께 양극활물질로 LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2 전극을 1.1의 NP ratio로 11 stacks을 적층하여 파우치형 리튬이차전지를 제조하였다. 아연계 음극활물질을 적용하여 제조한 전지는 200.5 Wh/kg의 고에너지밀도를 나타내었다. 또한, 안전성 평가를 위하여 가속율열량계 시험 결과 비금속계 음극활물질을 적용한 상용전지와 비교하였을 때 차이가 없었다. |
