| 초록 |
전기자동차 및 에너지 저장 시스템 등과 같은 중대형 전자기기의 발달로 리튬이온전지, 슈퍼커패시터, 연료전지 등과 같은 에너지 저장 소자에 대한 관심이 급증하고 있다. 이 중 리튬이온전지는 높은 에너지 밀도, 낮은 자가 방전 및 친환경적이라는 장점을 보유하고 있다. 리튬이온 전지는 크게 음극, 양극, 전해질, 분리막으로 구성되며 이 중 양극은 리튬이온전지의 성능에 큰 영향을 미치는 핵심 요소이다. 양극 소재는 층상구조 산화물 (LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2), 올리빈 구조 산화물 (LiFePO4, LiMnxFe1-xPO4, Li2CoPO4), 및 스피넬 구조 산화물 (LiMn2O4, LiNixMn2-xO4, LiNixCo1-xVO4)로 구분되는데 이중 스피넬 구조 산화물의 경우 높은 반응 전압 및 빠른 리튬이온 확산 속도 등의 장점을 보유하고 있다. 특히 스피넬 구조 산화물 중 LiMn2O4 (LMO)는 높은 반응 전압, 높은 이론 용량 (~148 mAh/g) 및 낮은 가격 등의 장점을 보유하고 있지만 낮은 전기 전도도, 충/방전 과정에서의 망간 용출 및 전해질 부반응 등의 문제로 양극 재료에 사용이 제한되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 LMO 소재에 표면 코팅층 도입 및 이종원소 도핑에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 LMO 나노입자 표면에 금속 산화물 코팅 및 금속 도핑에 대한 연구를 진행하였다. 제조한 금속 산화물 코팅 및 금속 도핑된 LMO의 형상 및 구조는 주사전자현미경 (field-emission scanning electron microscopy)과 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 분석 하였고, X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 결정 구조 및 화학적 결합상태를 규명하였다. 또한 충/방전법 (galvanostatic charge/discharge measurements)을 이용하여 분석하였다. 본 내용은 2017년 추계 재료학회에서 자세히 논의될 것이다. |
