| 초록 |
현재 전 세계적으로 널리 이용되고 있는 리튬이온 전지는 다른 에너지 저장 장치와 비교하여 우수한 성질을 가지고 있다. 높은 에너지 밀도, 뛰어난 사이클 수명, 우수한 안정성, 그리고 친환경성을 가지고 있어 전기자동차, 스마트폰, 그리고 로봇 등에 이용되고 있다. 리튬이온 전지는 크게 4가지(음극, 양극, 전해질, 그리고 분리막)로 구성되어 있다. 그 중 양극 물질은 음극 물질과 비교하여 상대적으로 낮은 저장용량과 높은 가격을 가지고 있어, 개발이 요구되어 왔다. 여러 양극 물질 중 바나듐 산화물은 층상구조 덕분에 많은 전자를 가지고 있어 높은 이론 용량(294 mAh g-1)을 제공한다. 그러나 바나듐 산화물은 충방전시 부피팽창이 심하고, 낮은 전기전도도(10-3 ~ 10-2 S cm-1)와 리튬 이온 이동도(10-12 cm2 s-1) 때문에 사용이 제한되어왔다. 본 연구에서는 이러한 바나듐 산화물의 한계를 극복하기 위하여 탄소가 코팅된 다공성 바나듐 산화물 섬유를 연구하였다. 다공성 구조로 인하여 부피변화가 적어지고 비표면적이 증가하여 리튬 이온의 확산거리가 짧아졌다. 그리고 탄소 코팅으로 인하여 전기전도도가 향상되었다. 제조된 탄소가 코팅된 다공성 바나듐 산화물 섬유는 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)과 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 통해 구조적 특성을 분석하였고, TEM-EDS mapping를 통하여 분산된 원소의 종류를 규명하였고, 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)를 통해 열적특성을 분석하였다. 또한 X-선 회절법 (X-ray diffraction, XRD) 및 광전자 분광기 (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)을 이용하여 결정학적 특성 및 화학적 결합 특성을 규명하였다. 그리고 정전류 방식의 충∙방전 싸이클 테스트(galvanostatic chargeedischarge tests)를 통하여 시료의 전기화학적 특성을 분석하였다. |
