피치계 소프트 카본 음극재 제조 시 피치의 연화점이 음극재 초기 효율 및 율속 특성에 미치는 영향

김경수; 임지선; 이종대; 김지홍; 황진웅

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김경수 (한국화학연구원[KRICT] 탄소산업선도연구단) 임지선 (한국화학연구원[KRICT] 탄소산업선도연구단) 이종대 (충북대학교 화학공학과) 김지홍 (한국화학연구원[KRICT] 탄소산업선도연구단) 황진웅 (한국화학연구원[KRICT] 탄소산업선도연구단)

저널정보: 한국공업화학회 공업화학 공업화학 제30권 제3호

발행연도: 2019.1

수록면: 331 - 336 (6page)

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본 연구에서는 리튬이차전지의 초기 효율과 율속 특성의 향상을 위해 피치계 소프트 카본 음극재의 요구 물성 및 제조 공정변수에 대한 실험을 진행하였다. 피치는 석유계 잔사유를 사용하여 공정 온도를 변수로 합성하였다. 공정온도를 각각 360, 370, $410^{\circ}C$에서 3 h 진행하여, 86, 98, $152^{\circ}C$의 연화점을 갖는 피치를 제조하였다. 피치의 원소분석과 열적 특성을 EA 분석과 TGA 분석을 통해 고찰한 결과, 높은 연화점을 갖는 경우 낮은 H/C 및 발달된 열적안정성을 관찰할 수 있었다. 얻어진 피치를 $1,200^{\circ}C$에서 1 h 동안 탄화 열처리 공정을 진행하여 소프트 카본계 음극재를 제조하였다. XRD 분석을 통해 결정 구조를 고찰한 결과, 연화점이 높은 피치에서 제조된 소프트 카본은 상대적으로 고비점의 성분들로 구성되어 탄화 열처리공정 시 증발 성분의 감소 및 고리화에 참여하는 성분들의 증가로 인하여 결정성이 증가하였음을 고찰할 수 있었다. 결정성이 향상된 소프트 카본계 음극재에서 향상된 초기 효율과 율속 특성의 결과를 얻을 수 있었다. 향상된 초기 효율 및 율속 특성은 소프트 카본계 음극재의 발달된 결정 구조에서 기인하는 메커니즘에 대하여 논의하였다.

#Lithium ion battery #Anode #Carbon #Pitch

참고문헌 (24)

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M. Dubarry / 2011 / Evaluation of commercial lithium-ion cells based on composite positive electrode for plug-in hybrid electric vehicle applications. Part I : Initial characterizations / J. Power Sources 196:10328~10335

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H. L. Tsai / 2018 / Enabling high rate charge and discharge capability, low internal resistance, and excellent cycle ability for Li-ion batteries utilizing graphene additives / Electrochim. Acta 273:200~207

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