1. 머리말

○ 리튬이온전지에서 양극과 음극은 가장 중요한 재료이며 많은 연구가되어 왔다.

리튬이온전지는 다른 전지와 비교하여 에너지밀도가 높고 단위체적 또는 단위중량당 저축할 수 있는 전기에너지가 크다.

그러나 전기자동차나 자연에너지를 이용하는 새로운 전지는 보다 높은 에너지 밀도가 요구된다.

○ 리튬이온전지는 큰 전기에너지를 화학물질로 축적하고 있어 어떠한 이상이 생기면 매우 위험한 전지가 된다.

따라서 안전성에 대한 배려가 필요하며 신규 재료에 대한 기대가 크다. 여기서는 전극재료 개발에 대해 소개한다.

2. 양극활물질

○ LiCoO2와 LiMnO4 양극

– 현재 휴대전화에 사용되고 있는 재료는 LiCoO2이며 방전전압이 4V

이고 용량은 140mAh/g 정도이다. 방전반응식은 다음과 같다.

LiCoO2 → Li0.5CoO2 + 0.5Li+ + 0.5e-

LiCoO2는 전형적인 층상화합물이며 산소가 육방최밀 충전한 구조

중에 Li층과 Co층이 교대로 존재하고 있다. 이 재료의 경우 LiCoO2

중의 절반의 Li가 충방전에 사용되고 있다. 그 이상의 Li를 사용하

면 결정구조가 불안정할 가능성이 높다. 또한 충방전 시에 전압이

4.2V를 초과하기 때문에 전해액의 안정성에 문제가 생긴다. 이러한

이유에서 절반의 Li– Co를 함유한 재료의 문제점은 가격이다.

Co의 매장량은 Fe보다 적으며 가격이 높은 재료이다. 그러나 Mn은 비교적 저가의 자원이며 이를 이용한 양극으로 LiMn2O4이 있다. 결정구조는 스피넬을 하고 있으며 삼차원적으로 Li가 이동할 수 있는 네트워크를 가지고 있다.

LiMn2O4는 2단의 충방 곡선과120mAh/g 정도의 용량을 나타내며

가격이나 안전성에서 유리한 점이 있다.