http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
- 中文 을 입력하시려면 zhongwen을 입력하시고 space를누르시면됩니다.
- 北京 을 입력하시려면 beijing을 입력하시고 space를 누르시면 됩니다.
RISS 인기검색어
- 검색키워드
- 저자 : 민찬우 (검색결과 1 건)
-
Facile synthesized nanoporous Si/C as an anode material for lithium ion batteries
민찬우 Chonnam National University 2019 국내석사
리튬 이온 배터리 (LIB)는 휴대용 장치 및 전기 자동차 (EV)에 주로 사용하고 있다. LIB를 위한 가장 대표적인 상업용 음극 재료는 흑연입니다. 그러나, 낮은 이론 용량 (372 mAh g-1) 및 속도 성능은 EV 및 대형 ESS에 사용하기에 충분하지 않다. 실리콘(Si)은 높은 이론 용량 (Li15Si4의 경우 3600 mAh g-1), 낮은 작동 전위 (0.4 V vs. Li / Li +), 저렴한 비용, 풍부한 자원량, 낮은 독성을 가지고 있으며, 친환경적이기 때문에 유망한 LIB 음극소재로 사용될 수 있다. 그러나, LIB의 Si 기반 음극은 다음과 같은 몇 가지 단점을 보인다. Li 이온과 합금하는 동안 Si은 약 3배 이상의 큰 부피 팽창을 하기 때문에 활성 물질의 균열 및 전극의 용량 감소를 야기시킨다. Si 전극은 흑연과 비교하여 낮은 고유 전기 전도도를 갖는다. 또한, Si가 유기 전해질에 노출 될 때 고체 전해질 계면 (SEI) 층이 안정적이지 않아 전해질의 분해 및 낮은 쿨롱 효율을 유도한다. 최근, 우리는 매우 간단하고 빠르게 마그네슘 열 환원 방법을 이용하여 나노 다공성 Si 분말을 합성하는 공정을 보고한 바 있다. 대기 중에서 저비용으로 빠르고 간편하게 마그네슘 환원 공정을 사용할 수 있다는 것이 두드러진 특징이다. 본 연구에서는 준비된 다공성 나노 크기의 Si 전극의 전도도와 SEI 층의 안정성을 향상시키기 위해 탄소 코팅을 시도하였다. 시트르산 전구체로부터 다양한 양의 탄소를 쉬운 졸-겔법을 통해 섞어준 후 탄화 공정을 통해, 나노 다공성 Si/C 복합체를 제조하였다. XRD, FE-SEM, TEM, Raman spectroscopy, 그리고 TGA를 이용하여 합성 된 Si/C 복합 재료의 형태, 불순물 여부 및 탄소 존재와 함량을 분석 하였다. 합성 된 Si/C 입자는 3D 상호 연결된 Si/C 구조를 형성함으로써 260.7 m2 g-1의 높은 표면적과 10.73 nm의 평균 기공 크기를 나타냈다. 또한 Si/C 전극의 전기 화학적 특성은 전기 화학 임피던스 분광법 (EIS), 순환 전압 전류 법 및 정전류 충 방전 시험으로 분석 하였다. Si/C 전극은 전류 밀도 0.36 A g-1에서 초기 쿨롱 효율 76%를 나타내었으며, 100 사이클 후에 82%의 가역 용량 보전율을 보이고, 2274 mAh g-1의 높은 가역 용량을 나타내었다. 또한, Si/C 전극은 순수한 Si 전극에 비해 36 A g-1의 매우 높은 전류 밀도에서도 더 나은 사이클 안정성과 가역 용량 값을 보였고, 더 낮은 저항 값을 보였습니다. 이러한 결과는 탄소 코팅이 Si/C 전극의 안정성 및 전기 전도성을 향상시켰다는 것을 명백하게 나타낸다. Currently, Li-ion batteries (LIBs) have been mainly used for portable devices and electric vehicles (EVs). The most representative commercial anode material for LIBs is graphite. Unfortunately, its low theoretical capacity (372 mAh g−1) and rate capability are not sufficient to be used for EVs and large-scale energy storage systems (ESSs). Silicon is a promising anode material for LIBs due to its large theoretical capacity (3600 mAh g-1 for Li15Si4), low working potential (< 0.4 V vs. Li/Li+), low cost, large amount resources, low toxicity, and environmental friendliness. However, Si based anodes in LIBs have several drawbacks. During alloying with Li, Si exhibits large volume expansion of >300%, leading to cracking of the active materials and capacity decay. Si electrode also has low intrinsic electrical conductivity compared with graphite. In addition, solid electrolyte interface (SEI) layer is not stable when Si is exposed to organic electrolytes, leading to the decomposition of electrolyte and low coulombic efficiency. Recently, we reported an ultra-simple Mg-thermal-reduction method for nanoporous Si powders. It is noticeable that simple Mg-reduction process can be used at low cost in ambient air. In the present work, we employed carbon coating to improve the conductivity of prepared porous nano-sized Si electrode and the stability of SEI layer. We prepared a nano-porous Si/C composite through a facile sol-gel route with various amounts of carbon from citric acid precursor. The morphology, phase purity, and presence of carbon in the synthesized Si/C composites were analyzed by XRD, FE-SEM, TEM, and Raman spectroscopy. The synthesized Si/C particles exhibited a high surface area of 260.7 m2 g-1 and an average pore size of 10.73 nm by forming 3D-interconnected Si/C structures. Furthermore, electrochemical characteristics of Si/C electrode was analyzed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry, and galvanostatic charge-discharge test. The Si/C electrode showed a high reversible capacity of 2274 mAh g-1 with initial coulombic efficiency of 76% and a capacity retention of 82% after 100 cycles at the current density of 0.36 A g-1. In addition, the Si/C electrode showed better cycle stability even at pretty high current density of 36 A g-1 and lower impedance values compared to pure Si electrode. These results indicate that carbon coating attributed to improve stability and electrical conductivity of the Si/C electrode.
연관 검색어 추천
이 검색어로 많이 본 자료
활용도 높은 자료
