주석(Sn)계 음극재



-주석은 Li과 반응하여 이론 용량이 990mAh/g로 높기 때문에 많이 연구되고 있다.

-이들 주석산화물들은 일반적으로 매우 높은 초기 방전용량을 가진다. 첫 충방전 시 주석산화물 중의 산소는 Li 과 반응하여 LiO2 와 미세한 크기로 환원된 Sn 형성하게 되며 이 Sn이 다시 Li과 반응 하여 Li-Sn 화합물을 형성하게 된다. 

-그러나 계속적인 충방전에 따라 Sn과 Li이 합금-탈합금화를 반복하면서 생성상들 간의 큰 부피변화의 차이로 분말입자들이 점차 떨어져 나가게 됨으로 사이클 특성에 문제로 실제 적용에는 한계가 있다.

-Sn-Li 계에서 순수 Sn에 Li이 첨가됨에 따라 Li2Sn5, LiSn, Li5Sn2, Li13Sn5 및 Li22Sn5 의 화합물이 형성될 수 있음을 알 수 있으며 Li-Si 계에서는 Li12Si7, Li7Si3, Li13Si4 및 Li22Si5의 화합물 상이 형성 될 수 있다. 이들 금속은 흑연의 탄소원소 6개당 1개의 리튬이 충 전될 수 있는데 비해 매우 많은 양의 리튬과 반응할 수 있으며, 따라서 리튬의 저장 용량이 매우 크다. 

-리튬 합금계는 리튬 저장용량이 크다는 장점이 있 어 기존 탄소재를 대체할 수 있는 물질로서 유망하지만 이들 금속이 리튬과 반응 시 100~300% 범위의 부피변화가 크다는 문제점이 있다.









[출처]

-한국전지산업협회, '2020 The battery'

-홍성현, '전기 폭팔법에 의한 Sn계 리튬이차전지용 음극 분말의 제조 및 전기 화학적 특성 '

-김성수,'리튬이차전지용 음극 소재 기술 개발 동향 '



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