철의 양극산화를 통한 음극재의 제조

초록

전기 자동차 및 전자기기의 수요가 증가함에 따라 높은 용량 및 빠른 충·방전 속도를 갖는 이차전지에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. Li 이온의 반복적인 삽입 및 탈리 반응을 이용하는 리튬 이온 배터리는 상용화된 대표적인 이차전지로 양극재로 전이 금속 산화물을, 음극재로 탄소계 물질을 주로 사용하고 있으며, 이 외에도 높은 성능을 갖는 다양한 양극재 및 음극재에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 중, 철의 불화물인 FeF3는 높은 이론 용량 (712mAh g-1) 특성으로 인해 리튬 이온 배터리의 양극재로 많은 관심을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 철 기판의 양극산화를 통해 리튬 이온 배터리의 양극재로 활용 가능한 FeF3를 제조하였으며, 물의 함량에 따른 산화물의 구조 및 물성 변화에 대해 연구하였다. 양극산화 시 물의 함량이 증가함에 따라 I-t, I-V curve 그래프의 개형이 일정하게 변화하는 것을 관찰할 수 있었으며, 주사전자 현미경(SEM)으로 분석을 통해 산화물의 표면에 형성되는 침전물의 양이 증가하나 입자의 크기는 작아지는 경향성을 파악할 수 있었다. X선 회절 분석법 (XRD) 및 광전자 분석법 (XPS) 등을 통해 생성된 산화막 및 입자의 물리, 화학적 특성을 분석하였다.