| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 | 21권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 |
| 제목 | Si-based alloy thin film anode electrode의 신뢰성 향상을 위한 미세구조 및 전기화학 특성 연구 |
| 초록 | 리튬 이온 배터리는 센서, 모바일 기기 그리고 전기자동차 및 에너지 저장 그리드 등 미세한 영역에서부터 큰 영역까지 적용 가능하기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 이러한 배터리를 사용하기 위해서, 고용량의 에너지를 가지는 전극 재료를 개발하는 것이 필수적이다. 특히, 음극 분야에서 실리콘은 가장 높은 이론적 용량 뿐만 아니라 다양한 장점을 가지고 있어 흑연을 대체할 수 있는 차세대 음극 재료로 알려져 있다. 그러나 전극의 충방전 동안 실리콘의 큰 부피 변화가 발생하여 전극 재료가 파괴되는 등 급격한 전극의 열화 현상이 나타난다. 본 연구에서는 실리콘 기반 전극의 수명 안정성을 향상시키기 위한 실험을 진행하였다. 실리콘 기반의 전극의 방전 기간 동안 발생하는 큰 부피 팽창과 수축으로 방생하는 스트레스를 완화하기 위하여 활성(Si) - 비활성(Transtion metal) 소재의 버퍼 구조를 사용하였다. 샘플을 제작하기 위하여 Cu 집전체 위에 실리콘과 높은 전도성을 가지는 전이금속을 co-sputtering 방법으로 증착하였다. 전기화학 분석을 통해 Li-metal을 카운터 전극으로, LiPF6 FEC:DEC (volume ratio 1:1) 전해질을 사용한 코인타입 하프셀을 제작하였고, 완성된 셀을 이용하여 다양한 분석을 진행하였다. 그 결과 급격한 용량감소를 보이는 실리콘과 달리, 500 사이클 이상 안정적인 모습을 보여주고 있다. 또한 이 기간 동안 발생하는 부피 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 분석 방법을 통해 미세구조와 형태 변화를 확인하였다. |
| 저자 | 현승민1, 이후정2, 정준호3, 우창수1, 김일환2, 오민섭1 |
| 소속 | 1한국기계(연), 2성균관대, 3한구기계(연) |
| 키워드 | Li-ion battery; Si-based anode electrode; cyclic stability; microstructure analysis; electrochemical analysis |
