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본 연구에서는 순수리튬(20, 17, 15, 13 wt.%)과 철 분말을 혼합하여 직경 90mm 리튬음극을 제작하고, 리튬함량 및 단위전지 방전 중 인가되는 압력이 리튬음극의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 리튬 함량 15 wt.% 이하의 리튬음극을 적용한 단위전지의 400 kgf(6 kgf/㎠) 이하의 방전시험 결과에서 개회로전압 및 작동 중 안정적인 전압을 보이며 정상적으로 방전됨을 확인하였다. 전해질 두께에 따른 13 wt.% 리튬음극의 방전성능 결과 전해질의 두께가 감소되어도 리튬 누액으로 인한 전극의 단락 및 단위전지 성능 저하가 없음을 확인하였다. 리튬음극을 사용한 단위전지의 개회로전압이 2.07 V로 Li-Si 음극의 1.93 V에 비해 약 0.1 V 이상 높게 나타났다. cut-off 구간에서 0.46㎜ 리튬음극의 전압은 1.83 V, 비용량은 1,380 Asㆍg-1이며, 1.30㎜ Li-Si 음극의 전압은 1.72 V, 비용량은 1,364 Asㆍg-1로 나타남을 확인하였다. 리튬음극은 cut-off 구간인 1.83 V까지 전압이 서서히 감소하다가 리튬이 손실되는 구간까지 안정적인 전압특성을 나타내었고, 반면에 Li-Si 음극을 적용한 단위전지는 방전 중에 Li(Si) 상변화에 따라서 1.93V → 1.72 V(Li13Si4→ Li7Si3) → 1.65 V(Li7Si3→ Li12Si7)로 전압이 하락하였다. 리튬음극을 적용한 단위전지의 에너지밀도는 807.1 Wh l-1로 Li-Si 음극의 522.2 Wh l-1에 비해 약 50% 이상 성능이 향상됨을 확인하였다.

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