LiFePO4 특성 및 제조법

소개

특성 과 제조법의 종류와 공정에 대해 설명

목차

LiFePO4의 특성
1. LiFePO4의 일반적 특성
2. LiFePO4의 결정 구조
3. LiFePO4의 전기화학적 특성
4. LiFePO4의 적용 영역

LiFePO4의 제조법의 종류
1. 졸겔법
2. 공침법
3. 수열합성법
4. 마이크로파 가열
5. 고상반응법

본문내용

1. LiFePO4의 일반적 특성
1) 환경 친화적, 열적 안정성 뛰어남.
2) 높은 이론용량, 우수한 사이클
3) 높은 전류밀도에서 낮은 이온․전기 전도도
4) 매우 길고 평평한 전위의 평탄성.
5) LiFePO4와 FePO4간 매우 흡사한 구조로 인해 뛰어난 가역성.
6) 충․방전 시 높은 전류밀도를 인가하였을 경우 전지의 좋은 특성 기대하기 어려움.

2. LiFePO4의 결정 구조
자연상태에서 triphylite(리튬·철 인산염으로 구성된 흔한 인산염광물)로 존재.

PO4의 사면체는 산소와의 강한 공유결합을 하고 있기 때문에 충․방전으로 인한 부피변화에 대해 구조적으로 안정하게 되고 열적 안정성이 우수하다. 따라서 LiFePO4는 과충전으로 결정구조의 붕괴로 인한 용량감소 현상이 적고 가스의 발생이 적어 안정성이 우수하다.

3. LiFePO4의 전기화학적 특성
LiFePO4는 다음 반응식에 의해 리튬의 삽입/탈리가 일어난다.
삽입 : LiFePO4 - xLi+ - xe- → xFePO4 + (1-x)LiFePO4
탈리 : FePO4 + xLi+ + xe- → xLiFePO4
LiFePO4구조의 안정성과 방전된 형태의 FePO4의 구조적 유사성으로 인해 위의 충․방전을 반복할 때 매우 안정적인 사이클 특성을 나타낸다.
두 구조를 비교해 보면 리튬이 빠져나갈 때 a, b 격자상수는 줄어들고 c 격자상수는 약간 증가하며 부피는 감소하고 밀도는 증가한다. 하지만 부피감소는 탄소음극의 부피팽창에 의해 보상된다.
하지만 LiFePO4는 산소의 구조가 육방밀집충진되어 강하게 결합되어 있기 때문에 리튬이온의 이동이 원활하지 못하고 낮은 전기전도도로 인해 전자의 흐름이 원활하지 못하다. 따라서 높은 전류밀도에서는 리튬에 확산과 전기전도도의 제한으로 용량이 감소하고, 낮은 전류밀도에서는 다시 높은 용량을 나타내게 된다.
결론적으로 LiFePO4의 경우 화학적인 특성보다는 입자의 모양과 크기 등 물리적인 변수가 낮은 전도도로 인하여 전기화학적 특성에 가장 큰 영향을 주게 되는 경향을 나타낸다.
또한 LiFePO4는 전해질 내에서 매우 안정하다.

참고자료

· 없음