Journal of the Korean Electrochemical Society (전기화학회지)

The Korean Electrochemical Society (한국전기화학회)
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The Cycling Performance of Graphite Electrode Coated with Tin Oxide for Lithium Ion Battery

리튬이온전지용 주석산화물이 도포된 흑연전극의 싸이클 성능

  • 강태혁 (파인셀㈜) ;
  • 김형선 (나노환경연구센터 한국과학기술연구원) ;
  • 조원일 (나노환경연구센터 한국과학기술연구원) ;
  • 조병원 (나노환경연구센터 한국과학기술연구원) ;
  • 주재백 (화학공학과 홍익대학교)
  • Published : 2002.05.01
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Abstract

Tin oxide was coated on graphite particle by sol-gel method and an electrode with this material having microcrystalline structure for lithium ion battery was obtained by heat treatment in the range $400-600^{\circ}C$. The content of tin oxide was controlled within the range of $2.25wt\%\~11.1wt\%$. The discharge capacity increased with the content of tin oxide and also initial irreversible capacity increased. The discharge capacity of tin oxide electrode showed more than 350 mAh/g at the initial cycle and 300 mAh/g after the 30th cycle in propylene carbonate(PC) based electrolyte whereas graphite electrode without surface modification showed 140 mAh/g. When the charge and discharge rate was changed from C/5 to C/2, The discharge capacity of tin oxide and graphite electrode showed $92\%\;and\;77\%$ of initial capacity, respectively. It has been considered that such an enhancement of electrode characteristics was caused because lithium $oxide(Li_2O)$ passive film formed from the reaction between tin oxide and lithium ion prevented the exfoliation of graphite electrode and also reduced tin enhanced the electrical conduction between graphite particles to improve the current distribution of electrode.

졸-겔법을 이용하여 주석산화물을 흑연입자 표면에 도포하고 $400-600^{\circ}C$에서 열처리하여 미세결정구조를 갖는 리튬이온 전지용 주석산화물 전극을 제조하였다. 도포 된 주석산화물의 양은 $2.25 wt\%\~11.1 wt\%$로 조절하여 실험한 결과 주석산 화물의 함량에 따라 방전용량이 증가하고 또한 초기의 비가역 용랑도 증가함을 알 수 있었다. 싸이클에 따른 주석 산화물 전극의 방전용량은 propylene carbonate(PC) 계 전해액에서도 초기 싸이클에서 350mAh/g 이상, 30 싸이클 후 에서는 300mAh/g을 나타낸 반면, 표면개질이 되지 않은 흑연전극의 경우에는 140mAh/g의 방전용량을 나타내었다. 충방전 속도를 C/5에서 C/2로 빠르게 했을 때 주석산화물 전극과 흑연전극의 방전용량은 초기 용량의 $92\%,\;77\%$로 각각 나타났다. 이러한 전극 특성의 향상은 주석산화물이 리튬이온과 반응하여 형성된 리튬 옥사이드$(Li_2O)$부동태 피막이 흑연전극의 탈리 현상을 막고 또한 환원된 주석이 흑연입자간의 전기전도를 원활하게 하여 전극의 전류분포를 향상시키기 때문인 것으로 해석되었다.

Keywords

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