화학실험기법2-Synthesis of electrocatalysts for lithium-air batteries

소개

"화학실험기법2-Synthesis of electrocatalysts for lithium-air batteries"에 대한 내용입니다.

목차

Ⅰ. abstract
Ⅱ. introduction
Ⅲ. experimental section
Ⅳ. results and discussion
Ⅴ. conclusions
Ⅳ. references

본문내용

Ⅰ. abstract
본 실험에서는 금 나노입자를 기반으로 한 리튬-산소 배터리를 만들어보고, 이때 금 나노입자가 산소 환원 반응과 산소 발생 반응의 전기화학적 촉매로 작용하는 양상을 살펴본다. 그리고 금 나노입자의 독특한 광학적 특성 중 하나인 LSPR 효과를 활용하여 리튬-산소 배터리의 과전압을 줄이고, 전기화학 반응 속도를 촉진함으로써 배터리 성능을 개선할 수 있음을 확인한다. 합성된 AU/C의 TEM 이미지를 살펴보고 이를 통해 금속 나노입자의 평균 크기를 계산하여 균일한 크기의 금속 나노입자가 생성되었는지 알아본다. 그 후 UV-Vis absorption spectrum을 관찰하여 금 나노입자의 LSPR(localized surface plasmon resonance)로 인해 가장 oscillation 되는 파장인 520nm~550nm 근처에서 peak가 나타나는지 확인한다. 마지막으로 리튬-산소 배터리의 주요 작동 원리인 방전(discharge) 과정과 충전(charge) 과정을 이해하고 그래프를 직접 살펴보며 충전/방전 사이클에서의 전압 변화와 금 나노입자의 영향력, 그리고 cell의 최대 용량을 계산해본다.

Ⅱ. introduction

지난 30년 동안 리튬이온 배터리는 삽입형 음극 및 양극 재료를 기반으로 한 설계로 휴대용 전자기기 시장에서 혁신적인 변화를 이끌어 왔다. 특히, 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 우수한 안정성 덕분에 상업 시장에서 광범위하게 활용되며, 디지털 기기와 전자기기 시장을 지배적인 위치에서 지원해 왔다. figure 1은 현재 배터리 시장을 선도하는 리튬이온 배터리 시스템의 기본 구조를 보여준다.

[figure 1. 리튬-이온 배터리 시스템 기본 구조]

참고자료

· Department of Chemistry and Nanoscience, Ewha Womans University. (2024). Physical Methods in Chemistry II lab manual.
· Kim, J., Park, S.-J., Kim, K., & Kim, I. (2024). Physical Methods in Chemistry II [Lecture materials]. Department of Chemistry and Nanoscience, Ewha Womans University.
· Etniopal, M. (2021, October 5). Lithium-air battery. Steemit. https://steemit.com/technology/@melvin.etniopal/lithium-air-battery
· Journal of Power Sources (2022). 547, Article No. 232002.