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전기방사법을 이용한 나노 섬유의 합성 및 전기화학적 특성
1. 서 론
Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2는 LiCoO2에 비교해 좋은 열적안정성과 고용량으로 리튬 이차전지 시장에서 기존물질을 대체할 양극소재로 떠오르고 있다 [1,2].
반면에, 최근 정체되고 있는 소형 리튬 시장 대신 떠오르는 HEV (hybrid electric vehicle), EV (electric vehicle)와 같은 빠른 충 ‧ 방전 특성이 요구되는 대형 이차전지 시장에 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2가 적용되기에는 낮은 고율특성 (rate capability) 으로 인한 한계가 있다 [3,4]. Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2의 낮은 고율 특성은 Li+ 이온의 느린 고상 확산에 의한 것이다. 이를 해결하기 위한 방안으로 나노 물질의 적용이 필요하다[5-7].
따라서 전기 방사법은 고율 특성을 해결하기 위한 최선의 방법 중 하나이다 [8-10]. 전기 방사법은 효과적으로 서브마이크로미터 (submicrometer)에서 나노미터(nanometer) 단위까지의 직경을 가지는 매우 가는 섬유를 형성할 수 있는 방법이며, 이를 통해 제작된 나노섬유(nanofibers)는 높은 표면적을 가짐으로써 기존Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2가 가지는 고율 특성 문제에 적용될 수 있다 [11]. 하지만 전기방사는 기본적으로 고분자 산업에 응용되고 있는 기술로써, 이차전지용 분리막, 음극물질 혹은 결착제를 전기방사로 합성한 연구 결과는 많지만 [12-14], 리튬 이온 이차전지용 양극물질을 전기 방사법을 통해 합성하는 선행 연구는 많이 이루어져 있지 않다.
본 연구에서는 나노화를 통하여 기존의 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2에 비하여 향상된 전기화학적 특성을 얻는 것을 목표로 하였으며 졸·겔 전구체 (sol–gel precursor)를 만든 후 이를 전기방사를 통해 나노 사이즈의 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2를 준비하고, 이를 각기 다른 분위기에서 열처리를 시행한 후 구조 분석 및 표면 분석, 그리고 전기화학적 특성을 종합적으로 분석하였다.
출처 : 한국과학기술정보연구원
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