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Synthesis and Characterization of Lepidocrocitetype TiO2-based Nanocomposites for Sodium-ion Battery Applications

Title
Synthesis and Characterization of Lepidocrocitetype TiO2-based Nanocomposites for Sodium-ion Battery Applications
Authors
PIAO, MEINA
Issue Date
2017
Department/Major
대학원 화학·나노과학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
황성주
Abstract
In chapter I, layered titanium oxides with different interlayer spacings are synthesized and applied as electrode materials for sodium-ion batteries (SIBs). The fine-control of basal spacing can be achieved by intercalating several n-alkylamine molecules with different chain lengths. Among the n-alkylamine-intercalated materials synthesized in this study, the pentylamine-intercalated titanium oxide shows the best electrochemical performance for SIBs, indicating the importance of optimal interlayer space in sodium-ion storage. The present study clearly demonstrates that a fine-control of the interlayer spacing of layered materials with the intercalation of n-alkylamine molecules provides an effective approach for improving the electrode functionality of layered metal oxide for SIBs. In chapter II, the nanocomposites of graphene-layered titanate are synthesized by the restacking of exfoliated graphene and titanate nanosheets with proton and the following intercalation of pentylamine. The expanded interlayer spacing and graphene addition is effective in improving the Na ion storage capability. The control of ratio between graphene and titanate can further improve the ion storage capacity of layer titanate, which is attributable to an interplay between high conductivity of graphene and high electrode activity of layered titanate. The present study clearly demonstrates that the simultaneous control of interlayer spacing and composite structure provides an effective approach for improving the electrode functionality of layered metal oxide for SIBs.;제 1장에서는, 층간 거리가 다른 층상 티타늄 산화물을 합성하고 소듐 이온 배터리의 전극 물질로 적용해 보았다. 층간 거리의 세밀한 조절은 서로 다른 체인 길이를 가지는 다양한 종류의 n-알킬아민을 삽입함으로서 이루어졌다. 본 연구에서 합성된 다양한 아민 삽입 층상 물질 중 펜틸 아민이 삽입된 티타늄 산화물이 소듐 이온 전지의 전극어로서 가장 좋은 전기화학적 성능을 보여주었다. 본 연구 결과는 층상 물질의 층간 거리가 소듐 이온 저장에 중요한 요인이라는 것과 n-알킬 아민 분자의 삽입이 소듐 이온 전지에 적용하는 층상 물질의 전극 성능을 높이는 효과적인 방법이 된다는 점을 보여준다. 제 2장에서는, 그라핀과 층상 티타네이트의 헤테로 구조 나노 컴포지트를 리스테킹(restacking) 방법으로 합성하고 펜틸 아민을 사용하여 층간 거리를 넓혀보았다. 나노 컴포지트의 넓어진 층간 거리는 소듐 이온 저장을 개선하는데 효과적이며 그라핀과 티타네이트의 최적 비율을 적용하는 경우 또한 이온 저장 능력을 개선할 수 있다. 최상의 전극 성능이 나타나는 최적 비율이 나타나는 이유는 π전자를 가지는 그라핀과 π전자가 없는 티타네이트 사이의 상호 작용에서 두 물질의 최적화된 리스테킹 컨디션이 존재하기 때문인 것으로 보인다. 본 연구는 서로 다른 나노시트의 겹합과 층간 거리의 조절은 소듐 이온 전지의 성능을 향상시키는 방법이 된다는 것을 보여준다.
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일반대학원 > 화학·나노과학과 > Theses_Master
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