전기화학의 이해 썸네일형 리스트형 #12. 고분자 전해질 분류 및 종류 (고체 고분자 전해질, 젤 고분자 전해질) 1) 고분자 전해질일반적으로 리튬이온전지에서는 전해질로 액체전해질을 사용하고 있으며, 리튬 이온의 이동을 용이하게 하기 위해 미세기공이 존재하는 10~20um 두께의 분리막을 사용한다. 반면, 고체 고분자 전해질의 경우 리튬 이온의 이동을 고분자 사슬의 분자운동에 의존하고 젤 고분자 전해질은 고분자에 도입된 액체 전해질의상태와 그들의 이온 전도에 크게 영향을 받는다. 고분자 전해질은 상온에서의 높은 이온전도도와 기계적 강도를 만족시키는데 있어서 고체 고분자 전해질과 고체염으로는 한계가 있기 때문에 안전성 향상 측면에선 중요한 주제로 떠오르고 있으나, 실제 리튬이온전지에 적용하기 위해서는 아직 해결해야 할 문제들이 많은것으로 보여진다. 2) 고체 고분자 전해질고체 고분자 전해질은 고분자 물질이 이온을 전달.. 더보기 #11. 에너지밀도 (중량/체적) 정의 1) 에너지밀도에너지 밀도란 단위 무게나 단위 부피당 저장되어 있는 에너지(전하)의 양을 의미한다. 소형전지와 같이 부피의 제약이 있는 경우에는 부피당 에너지 밀도가 중요한 역할을 하게 된다. 반면에 부피에 제약이 상대적으로 적은 전력 저장용 등과 같은 응용분야에서는 단위 무게당 에너지 밀도가 단위 부피당 에너지 밀도보다 더 중요하기 때문에 전력저장용 전지의 경우 고정된 위치에 사용하고 또 넓은 공간에 적용된다. 2) 출력밀도출력밀도는 단위시간당 방출되는 에너지를 의미한다. 이때 에너지는 전압에서의 전류에 해당한다. 휴대폰이나 노트북용 전원의 경우에는 최고 2.0C정도의 속도성능이 필요로 하지만 HEV 등에서는 이보다 훨씬 높은 속도 특성을 요구하고 있기 때문에 높은 출력밀도는 주어진 시간에 높은 전력을.. 더보기 #10. 액체전해질 요구특성 리튬 이차전지용 액체 전해질로는 유기용매에 리튬염을 용햐시킨 유기용액이 사용된다. 유기용매 및 리튬염의 종류는 매우 많지만 실제 배터리에 사용할 수 있는 재료는 매우 한정적이다. 따라서 액체 전해질이 리튬이차전지에 적용되기 위해서는 기본적으로 요구되는 특성은 다음과 같다. 1) 이온전도도가 높아야 한다.전지 성능면에서 이온 전도도는 높을수록 빠른 속도로 충방전이 가능하기 때문에 두 전극 사이에서 리튬이온의 출입하는 속도와 전해질 용액 내에서의 리튬이온의 이동속도는 매우 중요하다고 할 수 있다. 일반적으로 리튬이차전지용 액체전해질에서 요구되는 최소한의 이온전도도는 10-3 S/cm 이상이다. 2) 전극에 대한 화학적, 전기화학적 안정성이 높아야 한다.리튬이온전지는 양극과 음극에서 전지화학적 반응을 일으키기.. 더보기 #9. 음극활물질의 역사 1) 음극활물질의 역할리튬이차전지의 방전시 음극활물질에서는 자발적인 산화반응이 일어나고, 양극활물질에서는 자발적인 환원반응이 일어난다. 방전과정에서 음극활물질은 전자와 리튬 이온을 제공하고 스스로 산화반응을 하며, 양극활물질은 전자와 리튬 이온을 제공받아 스스로 환원반응을 한다. 결과적으로 음극은 충전과정에서 리튬이온을 저장하게 되고, 방전과정에서는 리튬이온을 방출하게 된다. 음극활물질이 갖추어야 할 조건으로는 크게 7가지가 있다. 2) 음극활물질 요구 조건- 낮은 표준전극전위를 가져서 Full cell을 구성할 때 셀의 높은 전압을 제공해야 한다.- 리튬이온과의 반응에 따른 구조변화가 적어야 한다.- 리튬이온과의 반응 가역성이 높아야 한다.- 전극 활물질내에서 리튬이온의 확산속도가 빨라야 한다.- 전기.. 더보기 #8. 양극활물질의 구조에 따른 전기화학적 특성 1) 층상구조 화합물층상구조를 갖는 형태의 리튬 전이 금속 산화물은 이온 결합성 결정 구조를 형성함으로써 가장 조밀한 결정구조를 나타내는데, 리튬이온, 전이금속 이온, 산소 이온으로 형성될 수 있는 최조밀 결정구조는 이온 반경이 가장 큰 산소 이온으로 우선 조밀한 층을 쌓고 축조된 산소 이온들 사이의 빈 공간에 리튬이온과 전이금속 이온이 배열하여 충진밀도를 높이는 구조이다. 산소 이온 층을 가장 조밀하게 쌓는 방법은 HCP, CCP로 축적하는 방법이다. 이 구조는 충전 시 입자 표면이 리튬이온이 deintercalation 되면서 형성된 빈 팔면체자리로 인접한 리튬이온이 순차적으로 확산되면서 deintercalation 된다. 방전 초기에는 이온전도도가 전자전도도보다 낮기 때문에 활물질 표면에 리튬이온이.. 더보기 이전 1 2 다음