전지·에너지 재료

올리빈 구조인 LiFePO₄ 양극의 특징으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. ALi⁺는 층 사이를 2차원적으로 움직이며, 충전에서 Li를 절반 이상 빼내면 층 구조가 불안정해진다
  2. B스피넬 구조로 3차원의 Li⁺ 통로를 가지며, Mn의 용출에 의한 용량 저하가 과제가 된다
  3. CP–O의 강한 결합으로 산소를 잘 방출하지 않지만, 전자 전도성이 낮아 미립자화와 탄소 피복을 하여 사용한다
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정답: C. P–O의 강한 결합으로 산소를 잘 방출하지 않지만, 전자 전도성이 낮아 미립자화와 탄소 피복을 하여 사용한다

LiFePO₄에서는 산소가 P와 강한 공유 결합으로 묶인 PO₄ 사면체를 이루고 있으므로, 과충전이나 고온에서도 산소를 잘 방출하지 않아 열적 안전성이 뛰어납니다. 한편 Li⁺의 확산은 1차원 터널로 제한되고 전자 전도성도 매우 낮으므로, 입자를 100 nm 정도까지 작게 하고 표면을 탄소로 덮어 사용합니다. Li⁺가 층 사이를 2차원적으로 움직이고 Li를 약 절반 이상 빼내면 구조가 불안정해지는 것은 층상 암염 구조인 LiCoO₂의 특징입니다. 3차원 통로를 가지며 Mn의 용출이 과제가 되는 것은 스피넬 구조인 LiMn₂O₄입니다.

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