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한국전기화학회 한국전기화학회

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Vol.22, No.1, February 2019

Macroporous Thick Tin Foil Negative Electrode via Chemical Etching for Lithium-ion Batteries화학적 식각을 통해 제조한 리튬이온 이차전지용 고용량 다공성 주석후막 음극
JKES Vol.22, No.1, pp.36-42, February 2019
DOI : 10.5229/JKES.2019.22.1.36
Hae Been Kim1, Pyung Woo Lee2, Dong Geun Lee2, Ji Seon Oh2, and Ji Heon Ryu1,*김해빈1·이평우2·이동근2·오지선2·류지헌1,*
1Graduate School of Knowledge-Based Technology and Energy, Korea Polytechnic University, 237 Sangidaehak-ro, Siheung-si, Gyeonggi-do, 15073, Korea 2Department of Chemical Engineering and Biotechnology, Korea Polytechnic University, 237 Sangidaehak-ro, Siheung-si, Gyeonggi-do, 15073, Korea1한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원 2한국산업기술대학교 생명화학공학과
두께가 52 μm의 주석필름을 고농도의 질산을 사용한 화학적 식각과정을 거쳐서 리튬이온 이차전 지용 고용량 음극인 다공성 주석후막을 제조하였다. 다공성 주석필름은 반응면적이 증가하게 되 어 리튬과의 합금화 반응에 대한 과전압이 감소하였으며, 동시에 충방전 시의 부피변화에 대응할 수 있는 공간이 확보되었다. 또한, 이러한 다공성 주석후막 전극은 바인더 및 도전재의 사용이 필요하지 않기 때문에 실질적으로 더욱 큰 에너지 밀도의 구현이 가능하다. 식각용액에서의 질 산농도가 증가할 수록 주석필름의 식각되는 정도가 증가하여 주석의 무게와 두께가 더욱 감소하 였다. 3 M 농도 이상의 질산에서 주석필름의 식각이 효과적으로 진행되었으나, 5 M 농도에서는 식각속도가 더욱 증가하여 60초 내에 대부분의 주석이 용출되어 회수할 수 없었다. 4 M 농도의 질산용액에서 식각한 경우에는 두께는 40.3%가 감소하며 무게는 48.9%가 감소된 다공성 구조가 형성되었다. 주석필름의 식각되는 정도가 증가함에 따라 전기화학적 활성이 증가하게 되어 리튬 저장에 대한 가역용량이 증가하였으며, 4 M 농도에서 식각한 주석필름의 경우에는 650 mAh/g의 가역용량을 나타내었으며, 안정적인 사이클 특성을 나타내어 주석분말을 사용하여 기존의 전극제 조 방법으로 제조한 경우보다 향상된 사이클 성능을 나타내었다.
Keyword : Porous Sn Thick Film, Nitric Acid, Chemical Etching, Lithium-Ion Batteries

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