재공실 - Li metal 예비보고서

1)리튬 이온 전지
이차 전지의 일종으로서, 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 전지이다.
충전시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾게 된다. 리튬이온 전지는 충전 및 재사용이 불가능한 일차 전지인 리튬 전지왿�는 다르며, 전해질로서 고체 폴리머를 이용하는 리튬 이온 폴리머 전지왿�도 다르다.
리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연 방전이 일어나는 정도가 작기 때문에 시중의 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다. 그러나 일반적인 리튬 이온 전지는 못 사용하게 되면 폭발할 염려가 있으므로 주의해야 한다.
리튬 이온 전지는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 나눌 수 있는데, 다양한 종류의 물질들이 이용될 수 있다. 상업적으로 가장 많이 이용되는 음극 재질은 흑연이다. 양극에는 층상의 리튬코발트산화물(lithium cobalt oxide)과 같은 산화물, 인산철리튬 (lithium iron phosphate, LiFePO4)과 같은 폴리음이온, 리튬망간 산화물, 스피넬 등이 쓰이며, 초기에는 이황화티탄(TiS2도 쓰였다. 음극, 양극과 전해질로 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 전지의 전압과 수명, 용량, 안정성 등이 크게 바뀔 수 있다. 최근에는 나노기술을 응용한 제작으로 전지의 성능을 높이고 있다.

2)리튬이온 전지의 원리
리튬이온이차전지의 주요구성은 양극활물질, 음극활물질, 전해액, Separator 등으로 구성된다. 현재 양극활물질은 LiCoO2가 주류를 이루고 있으며, 음극재료로서는 리튬을 이온형으로 흡장 방출 가능한 흑연 등 탄소재료를 사용하고 있다. 그리고 전해액은 리튬염을 용해시킨 비수용매계로부터 최근은 전해질을 폴리머로 gel화 시킨 것도 있다.

리튬이온이차전지의 기본 동작 원리는 Fig.