열플라즈마에 의한 2차전지 전극용 SiO물질 제조

Title
열플라즈마에 의한 2차전지 전극용 SiO물질 제조
Authors
정찬옥
Keywords
열플라즈마에의한2차전지전극용sio물질제조
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
일산화규소(SiO)는 코팅재료, 센서, 보호막, 발광 다이오드 등 여러 분야에서 이용되고 있다. 최근에는 일산화규소의 높은 충방전 효율과 용량으로 이차전지 음극재료로서 관심을 받고 있다. 열플라즈마 공정을 이용하여 일산화규소 나노분말을 합성하였다. 원료 물질은 마이크로 크기의 규소와 이산화규소 혼합 분말을 사용하였다. 규소와 이산화규소의 혼합 몰비를 변수로 실험을 수행하였다 (Si/SiO2= 1~4). 수소가스는 챔버 안을 환원 분위기로 조성하기 위해 사용하였으며, 챔버 안에 공기의 유입을 막기 위하여 아르곤 가스를 주입하였다. SEM 결과를 통해 구형입자와 와이어를 확인하였으며, TEM 이미지로 와이어는 구형입자에서 성장한 것을 알 수 있었다. XRD 분석으로 비정질과 규소 결정을 확인하였으며, SAED패턴 분석으로 와이어는 비정질이고 구형입자는 규소의 (111)결정면을 가지는 것으로 밝혀졌다. XPS분석으로 SiOx의 x값을 계산하였다. 실험변수에 관계없이 x값은 1에 가까웠다. 열역학적 평형 조성 계산으로부터 실험결과의 원인을 고찰하였다. 전기로를 이용하여 소결과정으로 합성한 일산화규소의 크기를 조절하였다. 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 합성한 일산화규소를 전극재료로 사용하여 충방전 실험을 수행하였다. 첫 충방전에서 높은 비가역 용량이 나타났고 이는 첫 사이클 반응에서 SiO가 Li2O와 Li4SiO4로 변환되었기 때문이다. 11사이클 후에 용량효율은 약 76.7%정도 였으며 6사이클 이후부터 95% 이상의 높은 Coulombic 효율을 보였다.
Description
제 1장 서론 1 1.1. 플라즈마 공정 1 1.2. 나노기술 5 1.3. 연구의 배경 및 필요성 6 1.4. 일산화규소(SiO) 8 1.5. 리튬이온이차전지 9 1.5.1. 리튬이온전지의 정의 9 1.5.2. 리튬이온전지의 원리 11 1.5.3. 활용분야 12 제 2장 실험 13 2.1. 열플라즈마를 이용한 SiO 나노분말 합성 13 2.2. 전기로를 이용한 합성한 일산화규소의 소결 17 2.3. 전기화학적 특성 분석 19 2.3.1. 충방전 실험 19 2.4. 분석 20 제 3장 결과 및 고찰 21 3.1. 일산화규소(SiO) 나노분말 21 3.1.1. 실험 원료의 선택 21 3.1.2. 규소와 이산화규소의 혼합 조성 변화에 따른 일산화규소 합성 22 3.1.3. 소결에 의한 크기 조절 37 3.1.4. 전기화학적 특성 40 제 4장 결론 45 참고 문헌 47
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23703
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College of Engineering(공과대학) > Chemical Engineering (화학공학) > Theses(화학공학 석박사 학위논문)
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