층상 암염 구조의 뜻

정답: B. LiCoO₂는 층상 암염 구조, LiMn₂O₄는 스피넬 구조, LiFePO₄는 올리빈 구조

LiCoO₂는 산소의 조밀 충진 속에서 Li 층과 Co 층이 교대로 배열된 층상 암염 구조(α-NaFeO₂형)로, Li⁺는 층 사이를 2차원적으로 움직입니다. LiMn₂O₄는 스피넬 구조로, Mn과 O의 골격 속에 3차원으로 연결된 Li⁺의 통로가 있으며 작동 전압은 약 4 V입니다. LiFePO₄는 감람석과 같은 올리빈 구조로, PO₄ 사면체와 FeO₆ 팔면체의 골격 속을 Li⁺가 1차원 터널을 따라 움직이며 작동 전압은 약 3.4 V입니다. 나머지 두 선택지는 이 세 구조의 이름을 서로 바꾼 것입니다. 층상, 스피넬, 올리빈의 세 가지는 양극 재료를 분류할 때의 기본 구조입니다.

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.