고효율의 리튬/공기 이차전지를 위한 공기전극용 금속산화물 촉매 합성 및 구조 최적화

Title
고효율의 리튬/공기 이차전지를 위한 공기전극용 금속산화물 촉매 합성 및 구조 최적화
Authors
정구봉
Keywords
고효율의리튬공기이차전지를위한공기전극용금속산화물촉매합성및구조최적화
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
리튬/공기 전지는 현재 가장 많이 사용되고 있는 리튬 이온 전지 보다 에너지 밀도가 5~10 배나 더 높은 차세대 2 차 전지이다. 양극 재료로 공기 중의 산소를 사용하기 때문에 전지 무게도 훨씬 가볍고 제조 원가도 낮출 수 있을 수 있을 뿐 아니라 에너지밀도 또한 기존의 리튬 전지보다 훨씬 높다는 장점이 있다. 따라서 대용량 전력 저장 장치로의 활용성이 매우 높아 최근 많은 연구의 대상이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 고효율의 리튬/공기 이차전지를 구현하기 위하여 전지 구성요소별 최적화 실험을 통하여 최적의 구동 조건을 선정하고 공기 전극용 활물질로 탄소를 담체로 한 다양한 금속산화물 및 복합금속산화물 촉매를 합성하여 이에 대한 성능평가를 시행하였다. 리튬/공기 이차전지 구성 요소의 최적화를 위하여 전해질의 첨가량, 공기전극의 탄소 로딩양, 공기 전극용 활물질 합성법에 따른 최적화 실험을 통하여 최적의 구동 조건을 선정하였다. 이렇게 최적화된 조건에서 탄소를 담체로 한 망간산화물, 코발트산화물, 구리산화물, 니켈산화물 및 망간, 코발트계 복합금속산화물에 대하여 충방전 테스트와 EIS 테스트를 각각 시행하여 촉매별 과전압 특성과 그에 따른 충방전 용량의 변화를 측정하고, 저항값의 변화도 측정하였다.
Description
Ⅰ. 서론 1 Ⅱ. 이론적 배경 5 2.1. 리튬/공기 전지 5 2.2. 양극 7 2.3. Mn,Co 계 복합금속산화물(고용체) 9 Ⅲ. 실험 방법 10 3.1. 리튬/공기전지 제조 10 3.2. 양극 활물질 합성 11 3.2.1. MnO2/Ketjen black carbon 복합체 합성 11 3.2.2. Mn, Co 계 복합금속산화물 합성 12 3.3. 물리적 특성 분석 14 3.4. 전기화학적 분석 15 Ⅳ. 결과 및 고찰 17 4.1. MnO2/Ketjen black carbon 복합체 촉매의 물성 분석 17 4.2. MnO2/Ketjen black carbon 복합체 촉매를 이용한 리튬/공기전지의 구성요소별 최적화 22 4.2.1. 리튬/공기 전지의 전해질 첨가량에 따른 전기화학적 특성 23 4.2.2. 리튬/공기 전지 공기전극의 탄소 담지량에 따른 전기화학적 특성 26 4.3. 합성한 MnO2/Ketjen black carbon 복합체의 MnO2 함량에 따른 전기화학적 특성 29 4.4. 촉매 합성법에 따른 전기화학적 특성 32 4.5. 합성한 다양한 조성을 갖는 Mn, Co 계 복합금속 산화물(고용체)의 특성 34 4.6. 합성한 다양한 조성을 갖는 Mn, Co 계 복합금속 산화물(고용체)를 이용하여 합성한 전극의 전기 화학적 특성 37 Ⅴ. 결론 41
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23683
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College of Engineering(공과대학) > Chemical Engineering (화학공학) > Theses(화학공학 석박사 학위논문)
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