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안전성·고밀도 소재 개발 활발 휴대전화와 전기자동차용 전원으로 사용되는 리튬이온전지에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.리튬이온전지는 양극활물질로 LiCoO2를, 음극활물질로 흑연을 사용하며 양극 사이에는 전해액이 채워져 있다. 전해액은 리튬(Li+)이온을 이동시키고, 전해액과 전극소재가 접촉함으로써 전기화학적 반응장인 계면이 형성된다. 반응장에서 리튬이온이 LiCoO2로부터 탈리돼 흑연에 삽입되는 전기화학적 반응이 발생함으로써 전지가 충전되고, 반대 방향으로 이동하면 방전하는 원리가 작용하고 있다. 리튬이온전지는 양극활물질과 음극활물질이 용해되거나 성질이 전혀 다른 물질로 변하지 않으며 충방전 반응이 가능하다. 또 전해액은 리튬이온 이동에만 사용돼 사용량을 최대한 줄이면 에너지와 출력 밀도를 높일 수 있다. LiCoO2 및 흑연은 리튬이온의 삽입 및 탈리반응을 도와주는 역할을 하나 리튬이온전지가 다양한 용도로 사용되기 위해서는 양·음극활물질 등 소재에 대한 집중 연구가 요구되고 있다. 표, 그래프 | LiCoO2 양극과 흑연 음극의 리튬이온전지 반응구조 모델 | LiCoO2 결정구조 모델 | 스피넬형의 결정구조 모델 | 음극활물질의 에너지밀도 | 세라믹스 고체전해질을 이용해 제작한 LiCoO2 전극의 충방전곡선 | PS 공중합체로 구성된 고분자·고체 전해질을 이용해 제작한 LiCoO2 고체전극의 충방전 | <화학저널 2009/4/20> |
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