Hydroquinone유도체의 전기화학적 특성과 리튬이차전지 양극활물질로의 응용

전기화학적 안정성과 높은 이론용량을 나타내는 유기화합물인 hydroquinone과 전자쌍 주게 작용기 (electron-donating group)를 가지는 methyl hydroquinone 및 tert-butyl hydroquinone을 LiOH와 반응시켜 hydroquinone 및 그 유도체의 활성화수소를 Li으로 치환한 후 도전성 물질인 acetylene black, 바인더인 poly(vinylidene fluoride)(PVdF)와 혼합하여 리튬이차전지용 양극을 제조하였다. Hydroquinone에 전자쌍 주게 관능기를 도입함에 따른 전기화학적 특성의 변화를 조사하기 위해서 용액상에서 순환 전위-전류법(cyclic voltammetry)을 이용하여 산화ㆍ환원 특성을 측정하였고, 양극/PP(polypropylene)ㆍPE(polyethylene)ㆍPP(polypropylene) 세퍼레이터/리튬금속 전지를 제조한 후, 전기화학적 특성은 순환 전위-전류법을 이용하여, 충ㆍ방전 특성은 충ㆍ방전 cycler를 이용하여 측정하였다. 실험 결과 방전전위는 hydroquinone/Li이 2.7 V였고, 전자쌍을 주게 작용기를 가지는 methyl hydroquinone/Li 및 tert-butyl hydroquinone/Li의 경우 hydroquinone/Li에 비해 낮은 2.3 V의 전위를 나타냈다. 이는 전자쌍 주게 작용기를 가지고 있는 경우 전자를 보다 쉽게 방출할 수 있어 hydroquinone에 비해 낮은 산화ㆍ환원 전위를 나타냄을 알 수 있었다. 충ㆍ방전 특성은 hydroquinone/Li의 경우 101 Ah/kg의 용량을 나타냈다.