Recycling of spent TiO2 nanotube arrays of Lithium ion battery for water splitting

초록

높은 에너지 밀도와 긴 수명을 지닌 리튬이온배터리는 1991년 구디너프 연구팀의 리튬이온배터리의 개발이후 에너지 저장장치로써 전기자동차, 이동식 전자기기 등 다양한 분야에서 쓰이고 있다. 그러나 그에 맞춰 점진적으로 엄청난 양의 폐배터리가 배출되고 있으며, 이는 곧 경제/환경/비용적인 문제와 직면하므로, 폐배터리를 재사용 또는 재활용하여 세컨드 라이프를 부여하는 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 인터칼레이션/디인터칼레이션을 기반으로 우수한 구조적 안정성 및 적절한 작동 전압(1.7 V vs Li/Li+)을 지녀 기존의 흑연을 대체할 물질인 이산화타이타늄 나노튜브 소재를 양극산화를 통해 제조하여 리튬이온배터리의 음극으로 사용 후, 물분해 소재로 재활용하는 연구를 수행하였다. 배터리 충방전 이후 열화된 전극 표면의 구조 및 길이를 주사전자현미경(SEM)을 통해 확인하였으며, 열화된 이산화타이타늄의 물리화학적 특성을 X선 회절 분석기(XRD)을 통해 확인했다. 그 후 10 mA cm-1 에서 선형주사전위법(LSV)과 전기화학 임피던스분광법(EIS)분석을 통해 과전압과 저항성을 측정하여 리튬이온배터리의 음극소재로 사용된 이산화타이타늄 전극의 전기화학적 물분해 소재로써의 성능을 비교 평가하였다.