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Title Page

요약

Abstract

Contents

1. Introduction 11

2. Experimental and analysis 14

2.1. Preparation of SnO₂ electrode 14

2.2. Preparation of SnO₂@PANI 14

2.3. Material characterization 15

2.4. Electrochemical measurements 15

3. Results and discussion 17

3.1. Morphology characterization and structure analysis 17

3.2. Electrochemical analysis 33

4. Conclusions 40

5. References 41

List of Tables

Table 1. Impedance parameters for SnO₂, SnO₂ @PANI 80, SnO₂ @PANI 100 and SnO₂@PANI 120 after 50 cycles according to the equivalent electric circuit.[내용없음] 8

List of Figures

Figure 1. V-t curve of Sn electrodeposition with 10 mA cm-2 constant current density.[이미지참조] 20

Figure 2. SEM images of SnO₂ fabricated by anodization different voltage and time. 21

Figure 3. Electrochemical surface area(ECSA) of anodized SnO₂ which anodized at (a) 5 V, (b) 7 V, and (c) 10 V; (d) electrochemical double layer... 22

Figure 4. (a) I-t curve of electrodeposited Sn anodization. SEM images of (b) electrodeposited Sn and anodized SnO₂ during (c) 300 s, (d) 900 s, (e) 1200... 23

Figure 5. Photograph of SnO₂ @PANI electrodes folded several times(left) and not(right). 24

Figure 6. SEM images (a),(b) top view and (c),(d) cross sectional view of SnO₂ anodized at 10 V for 15min. 25

Figure 7. (a) XRD of electrodeposited Sn and anodized SnO₂. The XPS (b) Sn3d electrodeposited Sn and anodized SnO₂ and (c) O 1s of SnO₂. 27

Figure 8. Cyclic voltammetry graph: electropolymerization of aniline to polyaniline. 29

Figure 9. SEM images of aniline electropolymerized on SnO₂ at different cyclic voltammetry scan rate : (a) 60 mV/s, (b) 80 mV/s, (c) 100 mV/s, (d) 120... 30

Figure 10. (a) FT-IR spectra of SnO₂ and SnO₂ @PANI at various electropolymerization cyclic voltammetry scan rates. (b) XPS survey spectra... 32

Figure 11. Battery cycling performance of anodized SnO₂ depending on anodization voltage. 36

Figure 12. Electrochemical performance for lithium-ion batteries : (a)Cyclic voltammetry, (b) galvanostatic charge/discharge profiles of SnO₂ @PANI 100.... 37

Figure 13. Electrochemical impedance spectroscopy of SnO₂, SnO₂ @PANI 80, SnO₂ @PANI 100 and SnO₂ @PANI 120. 39

List of Schemes

Scheme 1. Schematic illustration of the fabrication process of the SnO₂@PANI electrode. 19

초록보기

양극산화를 통한 나노 구조체 형성은 반응 물질의 빠른 확산 경로를 제공하고, 넓은 반응 활성화 면적을 가지므로, 센서, 촉매, 전지 등의 다양한 기능성 전기 화학 전극 구조로서 관심을 받고 있다. 따라서 도금을 통해 구리기판 위에 주석을 도금한 뒤 양극 산화를 통해 나노 구조체를 가진 리튬이온 배터리의 음극재로 적용하는 연구를 진행하였다. 그러나, 주석 산화물의 경우 리튬이온 배터리의 음극재로 적용할 시 큰 부피팽창으로 인해 안정성이 떨어진다. 이에 부피팽창을 수용할 수 있는 물질을 코팅함으로써 이를 개선하고자 하는 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 가장 넓은 표면적과 높은 용량을 유지할 수 있는 나노채널 주석 산화물을 제조하는 조건을 제시하였다. 이후 전기중합법을 통해 주석 산화물의 부피팽창을 수용할 수 있는 전도성 고분자막을 코팅함으로서 전도성을 향상시키고 buffer layer를 형성하였다. 이를 리튬이온 배터리의 음극재로 적용하고, 그에 따라 제조된 전극의 충방전 용량, 사이클링 안정성 등을 제시하였다.

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