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제112회 대한화학회 학술발표회, 총회 및 기기전시회 안내 Graphite oxide/SnO2 Nanocomposites with High Cycle Stability for Lithium Ion Batteries

등록일
2013년 8월 29일 16시 58분 15초
접수번호
1193
발표코드
ELEC.P-1173 이곳을 클릭하시면 발표코드에 대한 설명을 보실 수 있습니다.
발표시간
10월 16일 (수요일) 16:00~19:00
발표형식
포스터
발표분야
전기화학
저자 및
공동저자
이빛나, 표명호1,*
순천대학교 인쇄전자공학과, Korea
1순천대학교 화학과, Korea
Li ion battery (LIB) 가 전기자동차 (EV)의 전원으로 활발히 적용되기 위해서는 기존의 소형 전자기기에 사용되는 LIBs의 성능을 뛰어넘는 고출력, 고에너지용량 및 안정성 향상이 요구되며, 이를 위해서는 새로운 음극 및 양극 소재 개발이 필수적이다. 이와 같은 관점에서 SnO2는 유망한 음극소재이나 Li과 alloy 형성 과정 중 부피 팽창으로 전기화학적 안정성을 담보할 수 없다. Graphene oxide (GO)의 넓은 표면적은 효과적으로 전극 전체에 network를 제공하여 전자 전달을 도와주고, 높은 mechanical flexibility를 가져 SnLix와 Li2O matrix 형성에 의해 유발된 부피 변화를 수용하는 것을 돕는다. 결과적으로 nanocomposite은 고에너지와 출력, 가역성을 가지는 우수한 음극 재료임이 널리 알려져 있다. 하지만, GO layer 간의 약한 π-π 인력은 300%에 이르는 SnO2의 부피 변화를 완벽하게 보완하기에는 충분하지 않다. 따라서, 본 연구에서는 long range ordering 이 존재하는 graphite oxide(GTO)가 SnO2의 부피 변화를 좀더 효과적으로 buffering 하는지를 확인하기 위하여, GTO/SnO2 (rSGTO) nanocomposites을 합성하였다. rSGTO nanocomposite은 GTO를 DMSO/H2O 혼합용매에 분산시킨 후 Sn4+를 첨가한 용액을 10h reflux 후 얻어진 침전물을 에탄올로 washing 하고 dry 과정을 마친 후 400 ℃ Ar 분위기 하에서 2시간동안 열처리를 하여 제조되었다. rSGTO (GTO : SnO2 of 45 : 55)는 50 cycle 충-방전 후에 761 mAh·g-1 (77 % retention, 97 % Coulombic efficiency)에 이르는 매우 높은 가역적 용량을 갖는 것으로 확인되었고, GO/SnO2 (rSGO) nanocomposite는 상대적으로 낮은 용량 (ca. 567 mAh·g-1)과 빠른 용량감소(73 % retention, 99 % Coulombic efficiency)를 갖는 것을 확인하였다. 이는 SnO2 나노입자가 GTO 구조 내부에서 SnO2의 리튬치환반응에 대한 mechanical strain을 최소화되고 그로 인해 최적의 이론적 비에 가까운 높은 Li 저장 성능을 얻을 수 있음을 의미한다.

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