Tin (IV) oxide, $SnO_2$ , has recently attracted much attention as the potential anode materials for lithium-ion batteries as it has higher theoretical capacity $(782 mAh g^{-1})$ than graphite, stability with the electrolytes, low cost, and easy synthesis. However, limitations are present for $SnO_2$ , such as volume expansion, loss of electric contact upon subsequent cycles, poor rate capability, and formation of unstable solid electrolyte interphase (SEI) layer. To resolve some of the limitations that are present for $SnO_2$ , interfacial properties of $SnO_2$ were modified by surface coated layer and subsequent conductive layer that will result in formation of more stable SEI layer and higher electrical conductivity, enhancing the overall cell performance. In addition, superior in situ TEM observation was conducted on the formation processes of SEI layer on $SnO_2$ , which will aid in more comprehensive understanding of how the SEI layer is formed on the electrode materials. Using innovative ways of observing interfacial properties of $SnO_2$ , more rational design of Sn-based materials can be devised, which can potentially be used as prospective anode materials for lithium-ion batteries.
산화 주석 $(SnO_2)$ 은 기존 흑연 재료보다 높은 이론 용량 $(782 mAh g^{-1})$, 전해질에 대한 안정적인 특성, 낮은 가격 및 매우 쉬운 합성으로 인해 최근에 리튬이온전지 음극 재료로서 많은 관심을 끌어왔다. 하지만, $SnO_2$ 의 경우, 부피 팽창, 전기 접촉의 손실, 좋지 않은 출력 특성 및 불안정한 SEI 층 형성 등으로 인한 한계점이 존재하였다. 이러한 $SnO_2$ 에 존재하는 한계점을 보완하고자, 본 논문에서는 $SnO_2$ 표면에 코팅층과 전도성이 있는 층을 사용함으로써 보다 안정적인 SEI 층을 형성하고, 높은 전지 전도도를 통해 전반적인 셀의 기능을 향상시키는 연구를 진행했다. 또한 실시간 투과전자현미경 관찰을 활용하여 $SnO_2$ 표면에 SEI 층이 쌓이는 과정을 확인하였고, 이로 인해 전극 물질에 SEI 층이 어떻게 쌓이는지에 대한 전반적인 지식에 도움이 되는 연구를 진행하였다. $SnO_2$ 의 계면 특성을 매우 혁신적인 방법으로 간찰함으로써, 잠재적으로는 리튬 이온 배터리의 차세대 음극 재료로 사용 가능한 주석 기반으로 한 좀 더 합리적인 디자인을 고안할 수 있다.
