Li metal 2차 전지 조립 및 성능 측정 실험 결과 보고서

소개글

1. 리튬이온전지의 구성요소와 각 구성요소에 대하여 설명하시오.
⇨ 리튬 이온 전지 역시 다른 전지와 마찬가지로 2개의 전극(+, -극), 분리막, 전해질로 구성되어 있다

2. 현재 상용화된 셀에 쓰이고 있는 LiCoO2(양극)와 Graphite(음극), Li 메탈의 이론용량을 구하시오.
⇨ ① 1몰의 물질로 얻을 수 ..........

3. LiCoO2의 실제 전지에서의 용량은 이론 용량의 50~60% 밖에 사용할 수 없고, 또한 충전함에 따라 LiCoO2의 부피가 증가한다. 그 이유를 설명하시오.

3.1 전해액
⇨ 전지의 충,방전이 반복되면서 흑연계 탄소(graphite) 음극에 리튬이온이 흡장/방출되는 과정에 있어서, 보통 전해액과 리튬과의 반응이 일어나면서 흑연 표면을 피복시키는 층 (passivating _badtags 혹은 solid electrolyte interface)이 형성된다. 사용하는 전해액 시스템에 따라 이 피복층의 두께와 흑연 경계면의 상태가 달라져 충, 방전 특성에도 영향을 미친다.

4. 밑에 그림과 같이 Graphite를 음극의 경우 충*방전 시 세 번의 Potential Plateau가 생기는 이유를 설명하시오.

목차

1. 리튬이온전지의 구성요소

2. 이론용량 구하기

3. Hybrid 자동차 및 전기 자동차

4. Potential Plateau가 생기는 이유

5. 참고문헌

본문내용

1.1 양극
① +극으로 이용되는 전극물질은 리튬 이온이 쉽게 들락거릴 수 있는 공간을 포함하는 결정 구조(crystal structure)를 지녀야 한다.
② 산화와 환원이 될 수 있는 금속 이온이 포함되어 있다.
③ 금속이온이 포함된 산화물, 인산염 들이 +극에 알맞은 특징을 지니고 있다.
④ 성질이 다른 금속이온을 첨가하여 만든 복합물질들이 순수한 물질보다 전지의 성능이 우수하다.
⑤ 대표적인 +극으로 사용되는 물질로는 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬철인산염(LiFePO4), 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등이 있다.

1,2 음극
① 금속 리튬, 흑연(graphite)등이 있고, 리튬티탄(lithium-titanate) 결정, 실리콘-흑연 복합물(composite)을 ?극으로 사용한 전지들이 있다.
② 리튬 금속을 ?극으로 사용하면 충/방전을 반복할 때 본래의 전극 모양을 유지하기 힘들고, 그 결과 +극과 접촉이 되면 전지가 망가져서 흑연 혹은 결정 격자를 가진 물질을 이용하여 문제를 해결하기도 한다. 충전할 때 결정격자 내에 금속 리튬을 석출하면 ?극의 전극 모양을 유지할 수 있고 +극과의 접촉으로 인한 전지 파괴 문제도 해결할 수 있기 때문이다.
③ 나노 크기의 결정을 이용하면 전극면적을 넓히면 충방전의 속도 증가, 에너지 밀도의 상승과 같은 효과가 나타난다.
④ 전극물질에 따라, 충방전 속도도 달라지고, 전압과 용량이 변할 수 있다.

1.3 전해질
? 전해질은 리튬 이온 염(예: LiPF6)을 물이 전혀 없는 유기용매에 녹인 것을 사용한다. 전해질에 물이 있다면 리튬 금속과 폭발적인 반응이 일어나므로 전지를 사용하기도 전에 망가진다.

참고 자료

http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=5638
http://100.naver.com/100.nhn?docid=118267
http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1115&docId=109858788&qb=7Iuk7KCcIOyghOyngCDsnbTroaAg7Jqp65+J&enc=utf8§ion=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0&pid=gV9Dmc5Y7uwssbkX4%2BCssc--157388&sid=Ts9RGYAzz04AAFqWDQU