순환전압전류법을 통한 TiO2 나노튜브 구조체 기판 상의 mesoporous SnO2 구조체 제조

초록

최근 전기자동차 (Electric Vehicle; EV) 및 에너지 저장 장치(Energy Storage System; ESS) 시장이 급격하게 성장함에 따라 높은 에너지 밀도와 출력, 고안정성 및 빠른 충전 성능을 갖춘 리튬이온이차전지를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 상용 리튬이온이차전지의 음극재로 가장 많이 사용되고 있는 흑연의 이론용량은 약 372mAh/g으로 EV 등 중대형 부문에 사용하기에 한계를 가지고 있어 흑연을 대체할 수 있는 다양한 음극 활물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 나노튜브 모양을 갖는 타이타늄 산화물 기판 위에 높은 이론 용량을 갖는 주석을 전기도금 하여 수 마이크로미터 높이의 mesoporous한 구조를 갖는 리튬이온이차전지의 음극재 개발 연구를 수행하였다. TiO2 나노튜브 구조체를 기판으로 사용하여 순환전압전류법을 통해 주석 도금을 진행하였으며, 순환 속도 및 순환 횟수 등 실험 조건에 따라 다양한 구조의 주석 구조체가 형성됨을 확인하였다. 또한, 충방전 시 주석의 높은 부피팽창에 따른 구조 붕괴 및 배터리용량 감소를 완화하고 전기적 접촉을 향상하기 위해 전도성 고분자를 코팅하였으며 이에 따른 전극의 구조적 특성과 전기 및 전자 전도성 등 물리적 성질을 주사전자현미경(SEM), X-ray 회절분석법(XRD), Raman spectra 등을 이용하여 비교 분석하였다.