화학적 활성화를 이용한 석유계 피치 음극소재의 전기화학적 특성

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the electrochemical performance of surface modified carbon using the PFO(pyrolyzed fuel oil) was investigated by chemical activation with KOH and K2CO3. PFO was heat treated at 390~420 ℃ for 1~3h to prepared the pitch. Three carbon precursors(pitch) prepared by the thermal reaction were 3903(at 390 ℃ for 3h), 4001(at 400 ℃ for 1h) and 4002(at 400 ℃ for 2h), 4203(at 420 ℃ for 3h). Also, the effect of chemical activation catalysts and mixing time on the development of porosity during carbonization was investigated. The prepared carbon was analyzed by BET and FE-SEM. It was shown that chemical activation with KOH could be successfully used to develop carbon with specific surface area (100 m2/g) and mean pore size (25 nm). The electrochemical characteristics of modified carbon as the anode were investigated by constant current charge/discharge, cyclic voltammetry and electrochemical impedance tests. The coin cell using pitch(4203) modified by KOH has better initial capacity (420 mAh/g) than that of other pitch coin cells. Also, this prepared carbon anode appeared a high initial efficiency of 81% and the retention rate capability of 2C/0.1 C was 90%. It is found that modified carbon anode showed improved cycling and rate capacity performance.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 2.1. 이차전지의 정의 4
• 2.2. 리튬이차전지의 원리 및 특성 7
• 2.3. 리튬이온이차전지의 구성 10
• 2.3.1. 음극활물질 10
• 2.3.1.1. 피치계 탄소 전구체 11
• 2.3.1.2. 탄소계 음극활물질 14
• 2.3.2. 양극활물질 18
• 2.3.3. 분리막 20
• 2.3.4. 전해액 22
• Ⅲ. 실 험 25
• 3.1. 실험 시약 및 재료 25
• 3.2. 카본 전구체 제조 25
• 3.3. 표면개질된 카본 음극 소재의 제조 28
• 3.4. 리튬 이차전지 전극 및 셀 제조 30
• 3.5. 활물질의 물성 특성 분석 32
• 3.5.1. FE-SEM 32
• 3.5.2. BET 32
• 3.6. 리튬 이차전지 전기화학적 특성 분석 32
• 3.6.1. 율속 시험 특성 분석 33
• 3.6.2. 순환 전압 전류 시험 특성 분석 33
• 3.6.3. 임피던스 시험 특성 분석 34
• Ⅳ. 결과 및 고찰 35
• 4.1. 표면 개질된 카본 소재의 물성 분석 35
• 4.1.1. 연화점 특성 분석 35
• 4.1.2. FE-SEM 분석 특성 37
• 4.1.3. BET 분석 특성 42
• 4.2. 표면 개질된 카본 소재의 전기화학적 특성 45
• 4.2.1. 율속 시험 특성 분석 45
• 4.2.2. 순환전압전류 시험 특성 분석 55
• 4.2.3. 임피던스 시험 특성 분석 57
• Ⅴ. 결 론 59
• 참고문헌 60