2차전지 소재합성 및 전기화학적 평가 실험보고서

목차

1. 실험목표
2. 이론적 배경
3. 실험방법
4. 실험 결과 및 분석
5. 고찰
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목표
전지의 소재를 합성하고 실제 코인셀(Coin Cell)을 조립한 후,
전기화학적 특성을 평가하여 전지 및 전기화학에 대해 이해한다.

2. 이론적 배경
2.1 전지의 정의 및 종류
전지는 전기화학적 산화/환원반응을 이용하여 소재의 화학에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 장치이다. 전지의 기본 단위는 셀(Cell)이며, 셀은 양극, 음극, 분리막, 전해질로 구성된다. 전자의 활동도가 높은 쪽을 음극, 다른 쪽을 양극이라 칭한다.
전지는 한번 사용하고 폐기하늘 전지를 일차전지, 충전을 통해 재사용이 가능한 전지를 이차전지라 한다. 일차전지의 종류에는 망간전지, 알칼라인전지, 리튬일차전지 등이 있다. 이차전지 종류에는 납축전지, 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 등이 있다.

<중 략>

5.2 충․방전 실험 결과에 대한 고찰
5.2.1 각 활물질에 대한 Cycle별 Discharge&Charge 용량
Si는 4.2.1의 표와 4.2.3를 보게 되면 각 Cycle마다 용량차이가 크다는 것을 알 수 있다. 초기 비가역 용량은 충․방전할 때 이온이 탈리되면서 결정 구조가 변화하여, 다시 이온이 삽입되더라도 초기의 결정구조로 돌아가지 않는 것에 기인한다. 즉, 물질의 구조의 안정성이 영향을 미친다는 것이다. 따라서 물질의 구조적 안정성이 떨어질수록 비가역용량이 증가한다는 것이다. 그리고 비가역 용량은 전극 표면에서 전해액의 환원에 의한 SEI 피막 생성에 의해 생기기도 한다. SEI 피막이 형성되는데 쓰인 이온이 피막에서 다시 이온으로 돌아오지 않으므로 비가용 용량이 발생한다. 이러한 이유로 Cycle이 진행되면서 비가역 용량이 발생해 용량차이가 나는 것이다. 이를 통해 Si는 구조적 특성이 불안정하다는 것을 알 수 있다. Mixture의 경우 Si와 비슷한 거동을 보이며 이유 또한 비슷하다.

참고자료

· 화학교재편찬위원회, 일반화학, 명진
· 이호성, 김상길, 김철홍, 세라믹스 공정, 형성출판사
· 김재헌 교수님, 신소재응용실험Ⅱ‧이차전지 소재합성 및 전기화학적 평가 유인물
· 박정기 외 14인, 리튬이차전지의 원리 및 응용, 홍릉과학출판사
· 박형호, 코팅소재특성분석-Thin Film Charaterization(연세대학교 ppt자료), Materials Characterization Lab. of Ceramic Engineering Dept. of Yonsei University
· Zempachi Ogumi, 『리튬이차전지』, 정순기, 아진출판사
· Robert A. Huggins, 『배터리 : 재료과학의 고급이해』, 강기석, 홍릉과학출판사
· 구양모․신남수, 『X-선 과학과 응용』, 아진출판사