As industrialization progresses, the demand for rechargeable batteries used in portable electronic devices and electric vehicles is also rapidly increasing. Currently, many lithium-based batteries have been commercialized, but due to a surge in demand and its instability in raw material prices, it is essential to develop an another secondary battery to replace lithium-ion batteries. Studies on sodium-ion batteries have been actively conducted as an alternative to lithium-ion batteries.
Copper sulfide has a high capacity (560 mA h g$^{-1}$) and high electrical conductivity (10^3 S/cm), and its research has been conducted for use as an anode material for sodium ion batteries. However, there are several disadvantages to be overcome for commercialization as a full cell battery, such as, low initial capacity, low initial coulombic efficiency and long recovering time to its maximum capacity.
In this thesis, an optimized presodation of the copper sulfide anode is suggested to overcome its shortcomings. The initial performance and stability were improved, and the cause and mechanism were crystallographically analyzed with transmission electron microscope, and various electrochemical analysis techniques are conducted.
산업화가 진행되면서 휴대용 전자기기, 전기차 등에 사용되는 배터리의 수요 또한 급속도로 증가하고 있다. 현재는 리튬기반의 전지가 많이 상용화되어 있지만, 수요의 급증과 원자재 가격의 불안정성에 따라 리튬이온전지를 대체할 이차 전지 개발이 필수적이다. 리튬이온전지에 대한 대안으로 소듐이온전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
황화구리는 높은 용량(560mah/g)와 높은 전기전도도(10^3 S/cm)의 특성을 가지고 있으며 소듐이온전지의 음극제로서 활용을 위한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 사이클 초기 용량 및 효율이 낮고, 최대 용량까지 회복시켜야 하는 단점 때문에 풀셀전지로서의 상용화를 위해서는 극복해야할 점들이 존재한다.
본 학위 논문에서는 황화구리 음극제의 단점을 극복하기위해 최적화된 프리소디에이션 방법을 찾고, 이를 이용하여 초기 성능과 안정성을 개선시켰으며, 그 원인과 메커니즘을 투과전자현미경을 사용하여 결정학적으로 분석하고, 다양한 전기화학적 분석기법들을 통해 규명하였다.
