철의 전이금속 불화물((NH4)3FeF6)의 전기화학적 합성 및 배터리 응용

초록

리튬이온전지(LIB)는 대표적인 에너지 저장 장치로 높은 작동 전압과 에너지 밀도, 긴 수명 등의 장점을 갖는다. 현재 리튬이온전지의 음극재로 주로 graphite를 사용하고 있으나, graphite의 낮은 이론 용량(372mAh/g)은 배터리 성능의 제한요소로 거론되어진다. 이에따라 graphite를 대채할 새로온 음극재에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 전이금속의 불화물이 전극재로써 새로이 주목을 받고 있다. 전이금속 불화물은 불소 음이온과 전이금속 양이온의 공유-이온 결합성 차이에 의해 높은 이론 용량을 나타내며, 전이금속의 풍부한 매장량으로 인해 낮은 가격으로 생산 가능하다는 장점을 가지고 있기 때문이다. 이에 본 연구에서는 철을 2전극 시스템의 양극으로 사용하는 전기화학적 표면처리법으로 전이금속 불화물의 합성과 이용을 목표로 실험을 진행하였다. 인가전압을 조작 변인으로 20~50V이 전압 조건에서 실험을 진행하였으며, X선 회절 분석법(XRD)를 통해 (NH4)3FeF6가 합성되었음을 확인 할 수 있었다. 또한 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 높은 결정성의 입자가 만들어짐을 확인하였따. 전기화학적 특성 분석을 위해 (NH4)3FeF6를 음극으로 코인셀을 조립하고 순환전압법(Cyclic voltammetry) 및 충방전 실험을 진행하였다.