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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

박지용 (충북대학교, 충북대학교 일반대학원)

지도교수
李種大
발행연도
2016
저작권
충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

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Si/C/CNF composites as anode materials for lithium-ion batteries were examined to improve the capacity and cycle performance. Si/C/CNF composites were prepared by the fabrication processes including the synthesis of SBA-15, magnesiothermic reduction of SBA-15 to obtain Si/MgO by ball milling, carbonization of Phenol resin with CNF and HCl etching. The prepared Si/C/CNF composites were analysed by BET, XRD, FE-SEM and TGA. Among the SBA-15 samples synthesized with reaction temperatures between 50℃ and 70℃, the SBA-15 of 60℃ were showed the largest specific surface area. Also the electrochemical performances of Si/C/CNF composites as the anode electrode were investigated by constant current charge/discharge test, cyclic voltammetry and impedance tests in the electrolyte of LiPF6 dissolved in organic solvents(EC:DMC:EMC=1 :1 :1 vol%). The coin cell using Si/C/CNF composite(Si:CNF=97 :3 in weight) had better capacity(1,947 mAh/g) than that of other composition coin cells. The capacity retention ratio were decreased from 84%(Si:CNF=97:3 in weight) to 77%(Si:CNF=89:11 in weight). It was found that Si/C/CNF composite electrode shows the improved cycling performance and electric conductivity. Also, Si/C composite was prepared to find the effect of binders and an electrolyte additive. The anode electrode of Si/C composite with PAA binder appeared a high capacity(1,899 mAh/g) and the capacity retention ratio was 92% after 40cycles. It was found that the strong hydrogen bonding is formed between the Si surface and the polar groups (-OH, -COOH and -NH2) of PAA binder. Then, Vinylene carbonate(VC) was tested as an electrolyte additive. The influence of this additive on the behavior of Si/C anodes was very positive(3,049mAh/g), since the VC additive is formed passivation films on Si/C surfaces and suppresses irreversible changes.

목차

Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 이론적 배경 4
2.1. 전지의 정의 4
2.2. 리튬이온이차전지의 원리 7
2.3. 리튬이온이차전지의 구성 10
2.3.1. 음극활물질 10
2.3.1.1. 실리콘 11
2.3.2. 양극활물질 15
2.3.3. 분리막 16
2.3.4. 전해액 19
2.4. 카본나노파이버 23
2.5. 바인더 24
2.6. 첨가제 27
Ⅲ. 실 험 28
3.1. SBA-15 제조 28
3.2. Mesoporous Silicon 제조 28
3.3. Silicon/Carbon/CNF 합성물 제조 29
3.4. Mesoporous Silicon/Carbon 제조 29
3.5. 리튬이차전지 전극 및 셀 제조 29
3.6. 활물질의 물성 특성 분석 30
3.6.1. XRD 30
3.6.2. FE-SEM 31
3.6.3. BET 31
3.6.4. TGA 31
3.6.5. Cross Section Image 31
3.6.6. EDS 32
3.7. 리튬이차전지 전기화학적 특성 분석 32
3.7.1. 충방전 시험 및 사이클 특성 분석 32
3.7.2. 율속 시험 특성 분석 33
3.7.3. 순환 전압 전류 시험 특성 분석 33
3.7.4. 임피던스 시험 특성 분석 33
Ⅳ. 결과 및 고찰 37
4.1. Si/C/CNF 합성물 물성 분석 39
4.1.1. XRD 분석 특성 39
4.1.2. FE-SEM & Cross section image 분석 특성 39
4.1.3. BET & Isothermal 분석 특성 42
4.1.4. TGA 분석 특성 45
4.1.5. EDS 분석 특성 47
4.2. Si/C/CNF 합성물 전기화학적 특성 49
4.2.1. 충방전 및 사이클 시험 특성 분석 49
4.2.2. 율속 시험 특성 분석 53
4.2.3. 순환전압전류 시험 특성 분석 56
4.2.4. 임피던스 시험 특성 분석 58
4.3. 바인더 및 첨가제에 따른 Si/C 합성물 전기화학적 특성 60
4.3.1. 충방전 및 사이클 시험 특성 분석 60
4.3.2. 순환전압전류 시험 특성 분석 64
4.3.3. 임피던스 시험 특성 분석 66
Ⅴ. 결 론 68
참고문헌 70

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