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이차 전지의 개요 및 나노 재료의 제조

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최초등록일 2022.01.04 최종젿작일 2021.11
나노공정개론 이차 전지 나노 재료 배터리
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이차 전지의 개요 및 나노 재료의 제조
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    소개

    "이차 전지의 개요 및 나노 재료의 제조"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. Introduction
    2. Battery technology overview
    3. Functional nanomaterials for battery
    4. Conclusion
    5. References

    본내용

    현대 사회에서 나노 기술과 관련이 없는 기술은 없다고 봐도 무방할 정도로 모든 분야에서 나노 기술이 응용되고 있다. 나노 기술이란 나노미터 (1 nm=10-9 meter) 범위에서 원자 혹은 분자 단위의 물질 조작과 소자 조작을 통하여 자연계에 존재하지 않은 새로운 물질을 합성하거나, 이를 활용하여 새로운 극초소형 제품을 개발하는 기술이다. 나노 단위 물질은 입자의 크기에 따라 재료의 광학적, 전기적, 물리적 특징들이 달라진다. 이러한 나노 소재의 특성을 활용하여 넓은 분야에서는 기계, 전기, 전자, 화학과 같이 다양한 분야에서 활용되고 있고, 좁은 범위에서는 촉매, 배터리, 센서, flexible 장치 등 산업 전반적인 분야에 응용되고 있다.1
    그 중에서도 이차 전지(secondary battery)는 미래 산업의 변화(전동화, 무선화, 친환경화 등)에 힘입어 각국의 수요 증가로, 글로벌 시장에서 급속도로 성장하고 있다.2 여기에서 이차 전지란, 한번 사용한 후 버리는 일차 전지(primary battery)왿는 달리, 사용 후에도 충전하여 재사용이 가능한 전지를 말한다. 이차 전지 기술을 활용한 대표적인 예시는 전기 차(electric vehicle; EV)이다. 내연 기관(internal combustion engine; ICE) 차는 에너지 및 환경 문제를 발생시키기 때문에, 오일 및 대기 오염에 대한 의존도를 줄이기 위하여 신에너지 차량(new energy vehicle; NEV)이 구현되었다. NEV 중에서도 EV는 환경적, 사회/경제적 이익을 달성하는데 가장 효과적인 것으로 간주된다.3 EV의 역사는 battery의 역사왿 관련이 깊다. 그림 1은 수년에 걸쳐 개발된 배터리 유형과 EV 및 HEV의 역사를 보여준다.4 LMO는 lithium manganese oxide (LiMn2O4)를 양극 물질로 사용하는 리튬이온 배터리(lithium-ion battery; LIB)이며, NMC는 lithium nickel manganese cobalt oxide (LiNiMnCoO2)를 양극 물질로 사용하는 LIB이다.

    참고자료

    · Jincheon Kim. Preparation and application of nanopowder materials. in Korea Institute of Machinery & Materials (2003).
    · Related Ministries Joint. 2030 Secondary Battery Industry (K-Battery) Development Strategy. (2021).
    · Sun, X., Li, Z., Wang, X. & Li, C. Technology development of electric vehicles: A review. Energies 13, (2019).
    · Martins, L. S., Guimarães, L. F., Botelho Junior, A. B., Tenório, J. A. S. & Espinosa, D. C. R. Electric car battery: An overview on global demand, recycling and future approaches towards sustainability. Journal of Environmental Management 295, (2021).
    · Sung Min, N., Hyun Gyu, P., Sun Wook, K., Hee, C. & Kwanggjin, P. Research Trends of Cathode Materials for Next Generation Lithium Ion Battery. Chemical Engineering and Materials Research Infromation Center 23, (2020).
    · Newton, G. N., Johnson, L. R., Walsh, D. A., Hwang, B. J. & Han, H. Sustainability of Battery Technologies: Today and Tomorrow. ACS Sustainable Chemistry and Engineering vol. 9 6507–6509 (2021).
    · Jaemin, L. Electric Vehicle Battery Market Trends and Prospects. TECHWORLD ONLINE NEWS http://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=216214 (2021).
    · Jaehyun, K. What is a sodium ion battery? CATL stock price “surges” ahead of announcement. Money Today https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2021072912233074903 (2021).
    · Pradel, A. & Ribes, M. Ionic conductivity of chalcogenide glasses. in Chalcogenide Glasses 169–208 (Elsevier Ltd., 2013). doi:10.1533/9780857093561.1.169.
    · Seung-han, C. How far has the next-generation battery “Solid state battery” that the industry is paying attention to. Dongascience https://www.dongascience.com/news.php?idx=37549 (2020).
    · Yao, M., Zeng, Z., Zhang, H., Yan, J. & Liu, X. Electrophoretic deposition of carbon nanofibers/silicon film with honeycomb structure as integrated anode electrode for lithium-ion batteries. Electrochimica Acta 281, 312–322 (2018).
    · Zhang, X. et al. Petal-like MoS2 Nanosheets Space-Confined in Hollow Mesoporous Carbon Spheres for Enhanced Lithium Storage Performance. ACS Nano 11, 8429–8436 (2017).
    · Li, X. et al. Lotus rhizome-like S/N-C with embedded WS2 for superior sodium storage. Journal of Materials Chemistry A 7, 25932–25943 (2019).
    · Azam, M. A., Safie, N. E., Ahmad, A. S., Yuza, N. A. & Zulkifli, N. S. A. Recent advances of silicon, carbon composites and tin oxide as new anode materials for lithium-ion battery: A comprehensive review. Journal of Energy Storage vol. 33 (2021).

  • Easy Ai 요약

    이 문서는 현대 사회에서 나노 기술이 모든 분야에 응용되고 있으며, 그 중에서도 이차 전지(secondary battery)가 미래 산업 변화에 힘입어 급속도로 성장하고 있다고 소개한다. 리튬이온 배터리(LIB), 리튬-황 배터리(LSB), 고니켈 배터리, 나트륨이온 배터리(NIB), 고체 전해질 배터리(SSB) 등 다양한 배터리 기술의 현황과 특징을 살펴보고, 이를 향상시키기 위한 나노소재 합성 기술을 소개한다. 구체적으로 탄소 나노섬유/실리콘 필름, 요크-쉘 구조의 MoS2@C 나노구체, 연꽃 뿌리줄기형 WS2@S/N-C 나노섬유 등의 합성 방법 및 우수한 전기화학적 성능을 제시한다. 이를 통해 배터리 성능 향상을 위한 다양한 나노소재 개발 연구의 필요성과 중요성을 강조한다.

  • 자료후기

    Ai 리뷰
    본 Term project report에서는 현재 배터리 기술의 현황을 알아보고, 어떤 나노 재료(nanomaterials)가 각광받고 있는지, 배터리 기술 향상을 위한 새로운 나노 재료를 어떻게 제조하고 활용할 수 있는지에 대하여 조사하고자 한다.

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