리튬이차전지

ZEMPACHI OGUMI 지음 | 정순기 옮김

아진 2015년 09월 15일 출간 국내도서 : 2010년 09월 20일 출간

작품소개

책소개

『리튬이차전지』는 최근의 진보된 학술적 이론 및 기술정보에 관해 매우 상세히 기술되어 있고, 리튬 이차전지 관련 서적에서 상세하게 기술하고 있지 않은 전지 구성 재료의 물리화학적 반응에 관해 심화된 설명을 하고 있는 책이다.

목차

제1장 이차전지 개론 1
1.1 이차전지와 그 역할 3
1.2 고성능 이차전지란? 6
1.3 시판되는 주요 이차전지 8

제2장 전극전위와 기전력 11
2.1 전지의 구성 13
2.2 전극전위 14
2.3 전지의 기전력 15
2.4 전지의 용량과 전기화학 당량 17
2.5 전지의 에너지밀도 18

제3장 전지의 구성과 요소 재료 21
3.1 구성재료의 개요 23
3.2 전해질 23
3.2.1 수용액 24
3.2.2 유기 전해액 25
3.2.3 고분자 전해질 27
3.2.4 고체 전해질 29
3.2.5 그 밖의 전해질 30
3.3 격막(separator) 30
3.4 양극 32
3.5 음극 32
3.6 합제 전극 33
3.7 용기 34
3.8 수명과 자기방전 35
3.9 흔들의자형 전지와 저장형 전지 36
3.9.1 저장형 전지 36
3.9.2 흔들의자형 전지 37

제4장 리튬전지의 반응과 속도 39
4.1 리튬 이차전지의 형태 -저장형과 흔들의자형- 41
4.2 전지의 반응 속도 41
4.3 리튬전지의 양극 42
4.4 리튬전지의 반응 44
4.4.1 리튬의 석출 반응 44
4.4.2 리튬 이온의 전하이동 반응 속도 45
4.4.3 리튬금속 표면에서의 피막 생성 49
4.5 리튬이온전지의 반응 50
4.5.1 흑연 음극의 반응 50
4.5.2 양극의 반응 51
4.6 전지의 분극과 내부 저항 52
4.7 계면 이온 이동 반응 54
4.8 계면 이온 이동 58
4.9 고상 반응 63

제5장 양 극 65
5.1 양극 재료의 설계 67
5.1.1 이온 결합성과 공유 결합성 68
5.1.2 Mott–Hubbard형과 전하이동형 70
5.1.3 3d 전이금속 산화물에서 전하이동 반응의 개념 73
5.1.4 양극/전해질 계면에서의 반응(상간 이온이동) 75
5.1.5 고상내의 확산과 2상 공존 반응의 개념 76
5.2 층상 암염형 화합물 및 관련 화합물 79
5.2.1 LiCoO2 양극 80
5.2.2 LiNiO2계 양극 82
5.2.3 그 밖의 층상 암염형 관련 화합물계 양극 84
5.3 스피넬형 화합물 및 관련 화합물 86
5.3.1 LiMn2O4계 양극 86
5.3.2 5V급 재료 90
5.3.3 역스피넬형 화합물 93
5.4 폴리 음이온형 화합물 94
5.4.1 LiFePO4계 양극 98
5.4.2 LiMPO4(M : 3d 전이금속)계 양극 100
5.4.3 NASICON형 재료 100
5.4.4 그 밖의 폴리 음이온 화합물 101

제6장 음 극 107
6.1 탄소재료와 음극특성 109
6.1.1 탄소재료 109
6.1.2 흑연의 음극 특성 113
6.1.3 저결정성 이흑연화성 탄소의 음극 특성 116
6.1.4 난흑연화성 탄소의 음극 특성 119
6.1.5 그 밖의 탄소재료와 음극 특성 120
6.1.6 전해액의 영향 및 표면피막 형성 121
6.1.7 탄소 음극 중의 리튬 이온 확산 129
6.2 리튬금속 음극과 과제 134
6.3 리튬합금 음극 137
6.3.1 리튬합금 음극과 과제 137
6.3.2 리튬합금 음극의 가능성 140
6.4 그 밖의 음극 재료 142
6.4.1 산화물 음극 142
6.4.2 질소화합물 음극 146

제7장 전해질 149
7.1 전해질의 역할 151
7.2 전해질의 특성 152
7.2.1 전해질의 안정성 152
7.2.2 실용 전해질의 안정성 154
7.3 유기 전해액 155
7.3.1 용매의 종류와 성질 155
7.3.2 리튬염 158
7.3.3 유기 전해액의 이온전도성 160
7.3.4 유기 전해액의 전위창 163
7.3.5 표면피막 형성을 위한 첨가제 165
7.3.6 난연성 전해액 166
7.4 고체 전해질 167
7.4.1 고분자 전해질 167
7.4.2 고분자겔 전해질 173
7.4.3 무기 고체 전해질 174
7.5 이온액체 179

제8장 리튬 이차전지의 용도 185
8.1 확장되는 전지의 용도 187
8.1.1 정보화 사회를 지탱하는 이차전지 187
8.1.2 수송을 지원하는 이차전지 188
8.1.3 안전⋅안심을 떠맡은 이차전지 190
8.1.4 환경과 에너지 분야에서 주목받는 이차전지 191
8.1.5 자동차와 전지 192
8.1.6 그 밖의 용도 194
8.2 이차전지의 용도별 성능과 과제 194
8.2.1 휴대 전자기기용 이차전지 196
8.2.2 환경대응을 목표로 하는 전력저장용 이차전지 197
8.2.3 첨단 자동차에 이용되는 이차전지 197
8.2.4 안전⋅안심을 지원하는 이차전지 198
8.2.5 의료⋅복지를 위한 이차전지 198
8.3 리튬이온전지의 과제 199

제9장 리튬 이차전지의 발전을 위한 제언 203
부 록 209
부록 1 소형 실용 이차전지의 에너지밀도 209
부록 2 리튬이온전지의 양극재료

책 속으로

휴대 전자기기용 전원으로서 발전해 온 리튬이온전지를 새로운 용도에 이용하기 위해서는 지금까지와는 다른 성능(전지의 입출력과 수명)이 요구된다. 재료의 면에서 이러한 성능을 만족시키는 연구개발을 하는 것도 중요하지만, 전지반응의 이해를 통해 리튬이온전지가 재료에 요구하는 특성을 이해하여, 이것을 재료의 개발 및 신규 리튬이온전지의 개발에 활용하는 것도 연구방향인 동시에 연구방법이다. 또한, 반응의 이해는 전지의 안전성 및 신뢰성 향상을 목표로 하는 연구에 있어서도 효과적이라고 믿는다.
본서에서는 지금까지 그다지 주목되어오지 않았던, 리튬이온전지의 반응 및 각종 재료의 반응에 초점을 맞추어 저자들의 그룹이 진행해왔던 연구를 중심으로, 그 연구를 직접 리드해온 저자 각자에게 있어서 가장 가까운 분야를 정리하였다.

출판사 서평

역자가 번역본인 본서를 출판하고자 마음먹은 이유는 단 한 가지이다. 대학에서 학생들을 가르치며 느끼는 것이지만, 학생들이 리튬 이차전지에 관한 지식을 얻기 위해 활용할 수 있는 서적이 너무나도 한정되어 있다고 생각했기 때문이다. 영어나 일어로 기술되어 있는 서적은 다수 있지만 학생들이 보다 쉽게 접근할 수 있는 한글로 된 서적이 필요하다고 생각했기에 본서를 번역하여 출판하는데 이르렀다.
이책은, 최근의 진보된 학술적 이론 및 기술정보에 관해 매우 상세히 기술되어 있고, 리튬 이차전지 관련 서적에서 상세하게 기술하고 있지 않은 전지 구성 재료의 물리화학적 반응에 관해 심화된 설명을 하고 있는 책이다

작가정보

저자(글) ZEMPACHI OGUMI

역자 : 정순기
역자 정순기는 한양대학교 공업화학과 공학사, 한양대학교 공업화학과 공학석사, Kyoto University 물질에너지화학과 공학박사, 효성생활산업 연구원, Japan Science and Technology Agency 연구원, Lawrence Berkeley National Laboratory 연구원, 순천향대학교 나노화학공학과 조교수

번역 정순기

역자 정순기는 한양대학교 공업화학과 공학사, 한양대학교 공업화학과 공학석사, Kyoto University 물질에너지화학과 공학박사, 효성생활산업 연구원, Japan Science and Technology Agency 연구원, Lawrence Berkeley National Laboratory 연구원, 순천향대학교 나노화학공학과 조교수