| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 가을 (11/07 ~ 11/09, 라카이샌드파인 리조트) |
| 권호 | 18권 2호 |
| 발표분야 | B. 나노재료(Nanomaterials) |
| 제목 | 서로 다른 미세구조를 갖는 그래핀의 CVD 합성과 이를 이용한 리튬이차전지의 특성평가를 통한 그래핀에서의 리튬 흡장 메커니즘 고찰 |
| 초록 | 그래핀(Graphene)은 탄소원자가 sp2결합으로 구성된 2차원 탄소나노재료로서, 우수한 기계적, 전기적, 광학적 특성을 바탕으로 유연성 투명전극, 디스플레이 및 전자소자 등 다양한 분야에서 주목받고 있다. 또한 그래핀은 넓은 비표면적을 지녀, 에너지저장 소자의 음극소재로 사용하려는 노력들이 보고되었다. 기존에는 그래핀 산화물을 환원하여 얻어진 그래핀을 주로 사용하였으나, 이 방법은 흑연을 산화시키고 액상으로 분산, 환원하는 등 매우 복잡하고 장시간의 공정이 요구되며, 유기물 바인더 등과 혼합하여 금속전극 위에 코팅하는 추가적인 공정이 필요한 단점들이 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition; TCVD)을 이용하여 그래핀의 구조제어 합성을 도모하였으며, 이를 리튬이차전지의 음극소재로 사용하여 전기화학적 특성을 평가함으로써 그래핀 구조의 영향을 고찰하였다. 그래핀의 구조는 촉매금속, 원료가스, 합성온도를 변수로 설정하여 층수와 결정립의 크기를 제어하였다. 구조제어 합성된 그래핀의 전기화학적 특성 평가는 상대전극으로 리튬금속을 사용해 반쪽 전지(Half cell)를 제작하여 수행하였다. 다양한 구조의 그래핀을 사용하여 제작된 리튬이차전지는 그래핀의 층수 및 결정립의 크기에 따라 상이한 전기화학적 특성을 보였다. 그래핀의 층수가 많을수록 리튬이온의 흡장량이 증가하며, 결정립의 크기가 작을수록 결정립계가 리튬이온의 이동통로로 작용하여 비교적 우수한 율특성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 연구는 향후 고용량, 고출력 특성뿐만 아니라 유연성을 겸비한 리튬이차전지의 개발에 기여할 것으로 기대된다. |
| 저자 | 이병주, 박윤수, 이성만, 정구환 |
| 소속 | 강원대 |
| 키워드 | 그래핀; 구조제어합성; 리튬이온전지 |
