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[15.06]최희철교수 연구실-Germanium Silicon Alloy Anode Material Capable of Tunable Overpotential by Nanoscale Si Segregation

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작성자 최고관리자 댓글 조회 작성일 15-06-29 18:31

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Germanium Silicon Alloy Anode Material Capable of Tunable Overpotential by Nanoscale Si Segregation

Hyungki Kim, Yoonkook Son, Chibeom Park, Min-Joon Lee, Misun Hong, Jungah Kim, Minkyung Lee, Jaephil Cho* and Hee Cheul Choi



We developed the novel electrode which enables fine control of overpotential by exploiting surface segregation that is the enrichment of one component at the surface of binary alloy. To realize this approach, we controlled the proportion of Si with low Li diffusivity at the surface by annealing the SiGe nanowire in H2 environment at various temperatures. The resulting SiGe nanowires annealed at 850 °C exhibited high reversible capacity (> 1031 mA·h·g-1), and long cycle life (400 cycles) with high capacity retention (89.0 %) at 0.2 C. This superior battery performance is attributed to the remaining unlithiated part acting as support frame to prevent pulverization of anode material, which results from the fine-tuning of overpotential by controlling the degree of Si segregation.

연구진은 가지 원소로 구성되어 있는 합금의 표면에 한가지 원소의 enrichment 뜻하는표면 세그리게이션 현상 이용하여, 오버포텐셜의 미세 조정이 가능한 새로운 전극을 개발하였습니다. 접근법을 현실화 하기 위해서, 연구진은 다양한 온도에서 수소환경에서 SiGe 나노와이어를 열처리함으로써 표면에 리튬확산속도가 느린 Si 비율을 조절하였습니다. 850 oC에서 열처리 SiGe 나노와이어는 0.2 C에서 400 사이클 동안 매우 높은 가역 용량 (> 1031 mA·h·g-1) 89.0 % capacity retention 나타내며 우수한 수명 특성을 보였습니다. 이렇게 뛰어난 배터리 성능은 음극활물질의 파쇄를 방지하는 지지체로서 작용한, 음극활물질 내부에 남아있는 unlithiated part 때문이며, 지지체로서의 unlitiated part 형성은 Si 세그리게이션의 정도를 조절함으로써 오버포텐셜의 미세 조정으로부터 기인합니다.

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