화실기2_Exp.4 Synthesis of electrocatalysts for lithium-air batteries

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental section
4. Results and Discussion
5. Conclusions
6. References

본문내용

1. Abstract
본 실험에서는 리튬-공기 전지를 직접 만들어 보고 그 원리와 실험에서 사용되는 금 나노 입자의 역할에 대해 이해해 보고자 한다.

2. Introduction
최근 전기자동차 등과 같이 높은 용량의 이차전지를 필요로 하는 분야가 늘어남에 따라 기존의 리튬 이온 이차 전지의 용량을 능가하는 차세대 이차전지에 대한 관심이 높아지고 있다. [1] 리튬 이온 배터리는 recharge 과정에서 리튬 이온이 전해질을 통해 separator를 통과해 cathode에서 anode로 이동한다. 이 때 cathode에서 리튬이 Li -> Li+ + e- 로 산화된다. Discharge 과정에선 anode의 리튬 이온이 cathode로 이동하며 Li+ + e--> Li 로 환원된다. 여기서 separator는 cathode와 anode를 분리하고 리튬 이온만을 통과하게 하여 안정적인 반응이 일어나도록 한다.
최근에는 rechargeable lithium-oxygen (Li-O2) 배터리가 등장하며 에너지 저장 용량이 높은 배터리로 주목받고 있다. 배터리가 작동하는 동안 discharging process에서 O2분자는 환원되어 (oxygen reduction reaction, ORR) discharge product인 Li2O2를 만든다. 이는 oxygen evolution (OER)이 일어나는 charging process에서 O2와 Li+ 이온으로 분해된다.
일반적으로 리튬-공기 전지의 discharge voltage는 equilibrium voltage보다 0.26V 낮은 약 2.7V이지만 충전 overvoltage 전압은 equilibrium voltage보다 0.5V 높다. 이는 discharge 없이도 charging process에서 에너지 손실이 발생한다는 것을 의미한다. [3]

참고 자료

Yong Joon Park, Seon Hye Yoon, Jin Young Kim, Principle and Research Trend of Lithium Air Secondary Battery, 공업화학전망. 3 (2017) 1-14. I410-ECN-0102-2018-500-000602840.
Kyunghee Chae, Minju Kim, Filipe Marques Mota, Dong Ha Kim, Disentangling plasmonic and catalytic effects in a practical plasmon-enhanced Lithium–Oxygen battery, Jounal of Power Sources. 547 (2022) 232002. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.232002
F. Li, J. Chen, Mechanistic Evolution of Aprotic Lithium−Oxygen Batteries, Adv. Energy Mater. 7 (2017) 1602934. https://doi.org/10.1002/aenm.201602934.
F. Marques Mota, Y. Kim, H. Hong, S. Yu, S. Lee, D. H. Kim, Revisiting Solvent-dependent Roles of the Electrolyte Counter-anion in Li−O2 Batteries upon CO2 Incorporation, ACS Appl. Energy Mater.
5 (2022) 2150-2160. https://doi.org/10.1021/acsaem.1c03712.
강애연, 2013, Citrate의 역할이 금 나노입자의 크기분포에 미치는 영향, 과학기술연합대학원대학교 석사학위논문.