표제지
목차
국문초록 11
ABSTRACT 13
제1장 서론 15
1.1. 연구배경 15
1.2. Anode-free Li-ion battery 19
1.2.1. Anode-free Li-ion battery의 구조와 원리 19
1.2.2. Anode-free Li-ion battery 문제점 22
1.3. Anode-free Li-ion battery의 선행 연구 24
1.3.1. 리튬 메탈 전착 시 핵 생성 및 성장 과전압 24
1.3.2. Li dendrite 성장 억제를 위한 선행연구 26
1.3.3. 나노재료를 활용한 3D 구조 전극의 특성 28
1.4. 집전체로서의 CNT film의 특성 30
1.5. 연구 목적 31
제2장 실험 33
2.1. 시료 및 시약 33
2.1.1. CNT film 합성 33
2.1.2. CNT film 열처리 및 산처리 33
2.1.3. Lithium functionalized CNT film 제조 33
2.1.4. LCNT film 집전체를 적용한 battery 제조 33
2.2. CNT film 합성 34
2.3. CNT film 열처리 및 산처리 35
2.4. Self-healing 된 CNT film 제조 35
2.5. Lithium functionalized CNT film 제조 35
2.6. LCNT film 집전체를 적용한 battery 제조 36
2.6.1. LCNT film 집전체를 적용한 배터리용 LFP 양극 제조 36
2.6.2. LCNT film 집전체를 적용한 battery 제조 36
2.7. 분석 37
2.7.1. 구조 및 특성 분석 37
2.7.2. 전기화학적 특성 분석 38
제3장 결과 및 고찰 40
3.1. Lithium functionalized CNT film 40
3.1.1. Raw CNT, CCNT, LCNT films 구조 및 특성 분석 40
3.1.2. LCNT film 집전체 전기화학적 특성 분석 52
제4장 결론 65
참고문헌 66
[표 3-1] Specific surface area, average pore width, and pore volume of raw CNT film and CCNT film. 41
[표 3-2] Surface resistance and electric conductivity of raw CNT film, CCNT film, and LCNT film. 45
[표 3-3] Nucleation and plateau overpotentials of CCNT film and LCNT film. 58
[그림 1-1] Global market of the electric vehicle and lithium-ion battery. 16
[그림 1-2] Trend of lithium-ion batteries. 18
[그림 1-3] Energy density comparison of LIB with AFLIB. 20
[그림 1-4] (a) Estimated overall expenses of NMC cathode and graphite anode battery, and (b) cost comparison($/kWh) of LIB with AFLIB. 21
[그림 1-5] Schematic of the morphology during Li plating on copper current collector surface. 23
[그림 1-6] Principles of Li nucleation and growth (a) graph of free energy, illustrating the impact of increasing overpotential on the... 25
[그림 1-7] (a) Digital image of CNT film, and (b) schematic illustration of CNT film structure. 30
[그림 1-8] The chemical structures of CNT film after carboxylic acid-functionalization(CCNT) and lithium substitution process(LCNT). 32
[그림 2-1] Schematic illustration of direct spinning method for CNT film fabrication. 34
[그림 3-1] Nitrogen adsorption-desorption isotherms and the pore size distribution curve of raw CNT film and CCNT film. 41
[그림 3-2] FE-SEM images of (a) raw CNT film, (b) CCNT film, (c) LCNT film. 43
[그림 3-3] TGA curve of raw CNT film, CCNT film, and LCNT film under air atmosphere. 45
[그림 3-4] Raman spectrum of raw CNT film, CCNT film, LCNT film, and HCNT film. 47
[그림 3-5] ATR-FTIR spectra of raw CNT film, CCNT film, and LCNT film. 49
[그림 3-6] XPS analyses of C 1s from (a) CCNT film, (b) LCNT film, O 1s from (c) CCNT film, (d) LCNT film. 51
[그림 3-7] Cyclic voltammetry graphs of (a) CCNT film and (b) LCNT film. 53
[그림 3-8] Nyquist plot of CCNT film and LCNT film. 55
[그림 3-9] Voltage profile of the Li plating of CCNT film and LCNT film (0.33 C-rate). 58
[그림 3-10] Half cell cyclic performances of (a) CCNT film and (b) LCNT film (0.33 C-rate). 59
[그림 3-11] (a) Illustration of coin-cell structure. Top view FE-SEM images of (b) HCNT film, (d) CCNT film, and... 62
[그림 3-12] Full cell cyclic performances of CCNT film and LCNT film (a) specific capacity, and (b) coulombic efficiency (0.1 C-rate). 64