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전기화학 및 이차전지

01. 서론 및 전극 공정에 대한 개요 1) 산화 VS 환원산화 : 전자를 잃음, 산소를 얻음, 산화수 증가환원 : 전자를 얻음, 산소를 잃음, 산화수 감소 2) 이온과 라티칼의 차이점은?라디칼은 짝을 이루지 않는 원자가 전자를 갖는 원자 또는 분자로 전하를 운반하지 않는다.따라서, 이온은 전하가 있지만 라티칼은 중성이라는 차이점이 있다.  3) 실제 용량과 이론용량 및 발현 용량 비율(%) 계산Ex)  이론용량 4.7mAh실제용량 4.42mAh발현 용량 비율(%) = (실제용량 / 이론용량) * 100(%)                              = (4.42 / 4.7) * 100 (%)                              = 94 % 4) 패러데이 법칙패러데이 법칙은 전기분해를 하는 동안 전극에 흐르는 전하량.. 더보기
#7. 전압곡선의 형태과 의미 1) Voltage profile - 전압곡선 X축은 시간 용량, Y축은 전압으로 도시한 도표로 정전류가 흘러서 충전 또는 방전이 진행 될때에 전압의 변화를 관찰하는데 사용되는 그래프이다. 그 종류로는 크게 2가지가 있는데, 한가지는 사이클 진행에 대한 데이터와 다른 하나는 율속에 따른 셀의 구동 평가 결과를 나타낸 그래프이다. 2) Cycle performance 사이클의 진행에 따라 용량이 감소되며, 저항증가로 인한 분극(과전압)이 발생한다. 충전시에는 전압이 상승하며 방전시에는 전압강하가 발생한다. 3) Rate capability 전류 크기에 따르는 용량 구현 정도를 파악하는 그래프로 전류증가로 인한 용량의 감소와 분극(과전압)이 발생한다. 4) Two phase reation - One-phas.. 더보기
#6. 리튬이온 이차전지에서 전극은 어떻게 구성되는가? 1) Positive electrode for LIBs (리튬이온전지의 양극) 활물질 + 도전재 + 바인더 + 집전체로 수성된다. 보통 양극의 집전체 위에 코팅하는 물질을 Slurry라고 하는데 이는 슬러리 라고 부른다. 이 슬러리는 보통 활물질과 도전재, 바인더, 용매로 구성되며 이렇게 만들어진 슬러리를 집전체인 Al foil 위에 코팅하여 건조 후 사용한다. 각 물질의 역할에 대해서 설명하겠다. 2) Bider & Solvent (바인더와 용매) 양극 슬러리를 제조할 때 사용되는 바인더는 (Binder) 말 그대로 활물질과 도전재를 집전체 위에 잘 코팅되고 유지될 수 있도록 잡아주는 보통의 접착제 같은 역할을 한다. 이때, 일반적으로 사용되는 바인더의 종류에는 PVDF와 SBR 두가지 종류가 있는데,.. 더보기
#5. 리튬이온 이차전지의 특성 1) 리튬전지가 다른전지에 비하여 에너지가 높은 이유 : 그 이유는 음극으로써 금속 리튬의 표준 환원 전위가 가장 낮기 때문에 리튬 이차전지의 전압이 가장 높다. Li의 원자량은 6.914g/mol로 가장 가벼운 금속 원소이자 무게당 용량이 최대이기 때문에 다른전지에 비하여 높은 에너지를 갖을 수 있다. 에너지 : 일을 할 수 있는 능력 E (Energy, 에너지) = Q (Capacity, 용량) × V (Voltage, 전압) Q : 양극 및 음극 활물질의 저장능력을 의미하며, 무게당/부피당 용량이 클수록 에너지가 높다. V : 전지의 전압은 양극과 음극의 전압차이를 의미하며, 양극전압이 크고 음극전압이 작을 수록 에너지가 높다. 2) 리튬 전지의 평균 작동전압 리튬전지의 평균 작동 전압 = 3.6 .. 더보기
#4. 고출력 전지와 고에너지 전지의 차이점 1) 고출력 전지 (High power cell) : 전지의 출력밀도를 최대한 높여야 함 → 전지의 내부저항을 최소화 출력밀도 Volumetric Power Density (W/L) = 전지의 최대 출력 / 전지의 부피 Specific Power Density (W/kg) = 전지의 최대 출력 / 전지의 무게 전지의 내부저항을 최소화 하기 위해서, 전하전달이 빠른 물질을 사용 (charge transfer)하고 이온과 전자의 전달경로를 확대/발달 시켜야 한다. (mass transfer) 전지를 고출력화 하기 위해서는, 무엇보다도 전극을 얇게 제조해야 한다. = 로딩양 감소 전극이 얇아지면 권취수가 증가하므로, 같은 활물질 대비 집전체와 분리막의 사용량이 증가하여 에너지 밀도를 감소시켜야 한다. 2) 고.. 더보기
#3. 전압, 전류, 저항, 용량, 에너지, 출력의 의미 1) 전압 (Voltage) : 전위차, 두 에너지 상태에서의 에너지 차이 (전하가 가지고 있는 에너지) 전압은 1C의 전하가 가지고 있는 에너지의 크기를 말한다. 즉, 단위전하량 당의 에너지를 의미한다. 1C의 전하가 1V의 전압을 지니고 있으면, 1J의 에너지가 저장되어 있다는 의미이다. V=IR (V : Volt, I : Ampere, R: Ohm) 2) 전류 (Current) : 전하가 이동되는 속도, 단위시간 당 도체를 통하여 이동되는 전하의 양 3) 저항 (Resistance) : 전류 (전하의 흐름)의 이동을 방해하는 정도 4) 용량 (Capacity) : 전지의 용량 (mAh)는 전하를 흘려줄 수 있는 양으로, 정해진 전류를 흘려줄 수 있는 시간 (사용시간) 5) 에너지 (Energy) :.. 더보기
#2. Cathode와 Anode 구별법 전기화학 셀은 양극(Cathode), 음극(Anode), 전해질(Electorlyte)로 구성되어 있다. 그렇다면, 양극과 음극은 대체 어떤 기준으로 구별하는것인지 알아보자. 양극의 다른말은 Positive electrode이며, 음극의 다른말은 Negative electrode 이다. 전극전위 (Electrode potential)가 높은 전극 → 양극 (Positive electrode) 전극전위 (Electrode potential)가 낮은 전극 → 음극 (Negative electrode) 전자의 에너지 준위 (Energy level)가 낮아질 수록 전극의 전위는 높아진다. Cathode와 Anode는 반응을 기준으로 구별한다. 환원반응 (Reduction)이 발생하는 전극 → 환원극 (Catho.. 더보기
#1. 전기화학 반응과 전기화학 셀 전기화학 셀은 어떻게 구성되는지를 알아보자. 전기화학 셀 (Electrochemical cell)은 (최소한) 2개의 전극과 1개의 전해질로 구성된다. 산화반응이 일어나는 전극(Anode) , 환원반응이 일어나는 전극을 (Cathode), 이온이 이동하는 매체인 전해질 (Electrolyte)로 구성된다. 이때, "산화-환원 반응"은 한 물질에서 "전자"가 다른 물질로 이동하는 화학반응으로 한 원소가 산화(Oxidation)하면, 다른 원소는 반드시 환원(Reduction)되며 항상 동반되어 발생한다. 이를 Redox reaction이라고 한다. 여기서 산화 반응(Oxidation) 은 전자를 생성하는 반응이고, 환원 반응(Reduction)은 전자를 사용하는 반응이다. 산화에서 얻어진 전자는 환원반응으.. 더보기

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