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한국전기화학회 한국전기화학회

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Vol.19, No.3, August 2016

Characterization of SEI layer for Surface Modified Cathode of Lithium Secondary Battery Depending on Electrolyte Additives전해질 첨가제에 따른 graphite 음극의 SEI분석 및 전기 화학적 특성 고찰
JKES Vol.19, No.3, pp.69-79, August 2016
DOI : 10.5229/JKES.2016.19.3.69
Sung Jin Lee1, Eun Hee Cha2*, and Soo A Lim3*이성진1 · 차은희2* · 임수아3
1Korea Electronics Technology Institute, SungNamSi KyungGiDo 463-816, Korea 2Dept. of pharmaceutical engineering, Hoseo University, AsanSi, Chungnam 336-795, Korea 3CheilJedang Bio OMICS Analysis Team Gwanggyo-ro SuwonSi Kyunggido 16495 Korea1전자 부품 연구원, 2호서대학교 제약공학과, 3CheilJedang Bio OMICS Analysis Team
높은 에너지 밀도를 지닌 리튬 이온 전지는 현재 리튬 이온 전지에 상용화된 음극 활물질인 천 연 흑연의 보다 높은 율 별 특성과 안정한 장수 명 특성을 요구하고 있다. 천연 흑연계 음극 활물질을 이용하여 리튬 전지 음극을 제작하여, SEI 피막의 형성 및 제어의 대표적인 전해질 첨가제인 VC (vinylene carbonate), VEC (vinyl ethylene carbonate), FEC (fluoroethylene carbonate)등의 다양한 첨가제를 사용하여 초기 반응에 의해 생성되는 SEI 피막을 분석하고 이 에 따른 전기 화학 특성 변화를 측정하기 위하여 SEM, EVS (electorochemical voltage spectroscopy), 피막 분석, EIS (electrochemical impedance spectroscopy), FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy)등을 측정하여, 고온 수명 평가, 용량 유지율 및 성능 평가를 실시하여, 0oC 수명특성 이후의 음극에 대한 분석을 비교 및 분석 평가 하였다. 초기 충전 시 profile에서 SEI의 형성에 의한 변화를 나타냈으며, EVS를 통하여 No-Additive가 약 0.9 V에서 SEI의 형성이 이루어지지만, VC, VEC, FEC의 경우 1 V 이상에서 형성반응이 이루어졌다. 60oC 수명특성평가에서 초기 효율은 No-Additive가 가장 높게 나타나며 용량 유지율이 높게 나 타났으나, cycle이 진행 될수록 충전 시 용량과 효율이 감소하여 VC, FEC보다 용량 유지율이 낮아졌고, VEC는 효율 및 용량 유지율 모두 성능이 가장 낮게 나타났다. SEM을 통하여 SEI 의 변화를 확인할 수 없었지만, FT-IR을 통하여 SEI의 성분이 cycle이 진행이 될수록 첨가제 에 의해 2850 - 2900 cm-1영역의 Alkyl carbonate (RCO2Li) 계열의 성분이 더욱 견고하게 유지 되는 것을 확인하였으며, EIS를 통하여 cycle이 진행될수록 저항은 증가하는 것으로 나타났고, 특히 No-Additive 및 VEC의 SEI에 의한 저항이 매우 커졌다는 것을 알 수 있었다.
Keyword : electrolyte additives, SEI, lithium secondary battery, cathode

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