리튬용 양극 재료로서 Fe3O4@C 나노복합체 탐색

리튬이온전지(LIB)는 전기차와 휴대폰, 노트북 등 휴대용 기기에 널리 사용된다. 그러나 현재의 LIB는 용량 및 속도성능 측면에서 한계가 있어 전자소자 분야에서 늘어나는 장시간 작업 요구를 충족시키기 어렵습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구자들은 비용량과 사이클링 안정성이 높은 새로운 양극 재료를 탐색해 왔습니다. 유망한 소재 중 하나가 산화철(Fe3O4)로, 이론 비용량이 높고 가격이 저렴하며 친환경적입니다. 그러나 Fe3O4는 용량 감소가 빠르고 전하 이동 특성이 좋지 않습니다.

이러한 단점을 극복하기 위해 Fe3O4의 구조적 안정성과 전기 전도성을 향상시키기 위해 다양한 전략이 사용되었습니다. 나노 입자 및 나노 막대와 같은 나노 구조의 Fe3O4는 스트레스를 완화하고 Li/Li+ 확산 거리를 줄이기 위해 합성되었습니다. 탄소 코팅된 Fe3O4 나노복합체와 그래핀으로 감싼 나노-Fe3O4도 완충 역할을 하고 전하 이동을 향상시켜 사이클링 안정성을 향상시키기 위해 개발되었습니다.

또한 독특한 구조적 효과를 얻기 위해 노른자 껍질이나 기타 속이 빈 구조의 구성이 연구되었습니다. MOF(금속-유기 프레임워크)는 원하는 모양을 가진 기능성 다공성 재료를 제조하기 위한 전구체로 사용되어 왔습니다. 다양한 [이메일 보호] 나노복합체가 합성되었으며 LIB용 양극 재료로서 우수한 전기화학적 성능을 나타냈습니다.

이 연구에서는 제어 가능한 형태를 갖춘 [이메일 보호] 나노복합체를 준비하기 위한 대규모 적용 방법이 제시되었습니다. 나노복합체는 인상적인 사이클링 성능과 고속 성능을 포함하여 뛰어난 전기화학적 성능을 보여주었습니다.

[이메일 보호] 나노복합체는 플라즈마 보조 볼밀 페로센 전구체를 탄화하여 합성되었습니다. XRD, SEM 및 STEM을 사용하여 나노복합체의 상 성분 및 형태를 조사했습니다. 탄소 함량은 TG 분석을 이용하여 측정하였고, 기공 구조 및 비표면적은 질소 흡탈착 등온선을 이용하여 평가하였다. 추가 분석을 위해 라만 스펙트럼과 XPS도 수행되었습니다.

합성된 [이메일 보호] 나노복합체를 사용하여 전기화학적 측정을 수행했습니다. 나노복합체를 Cu 호일에 코팅하여 버튼 배터리를 조립했습니다. 충전/방전 측정은 배터리 테스트 시스템을 사용하여 수행되었습니다.

전반적으로, [이메일로 보호된] 나노복합체는 향상된 특정 용량, 사이클링 안정성 및 고속 성능을 통해 LIB용 양극 재료로서 유망한 잠재력을 보여주었습니다.