GNP 방법에 의한 Thermal Battery용 양극 재료 CaCrO₄ 분말 합성 및 Ca/LiCl-KCl/CaCrO₄ 전지계의 전기 화학적인 특성 평가

Ca/LiCl-KCl/CaCrO₄ 열 전지계의 양극재료로서 BCT(Body-Centered Tetragonal) 결정구조를 갖는 CaCrO₄ 분말을 GNP로 합성하고, SEM, TEM, XRD를 이용하여 그 미세구조를 분석하였다. GNP 공정에 의한 CaCrO₄ 분말은 단일상으로 0.5 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지며 균일하게 분포한 반면, 기존의 분말 혼합법은 높은 하소 온도 및 장시간의 하소 조건을 필요하므로 미세한 분말 합성이 어렵고 pellet 형태로 만들었을 때 GNP 분말에 비해 비표면적이 현저하게 작기 때문에 전극 재료로써 유리하지 못하다. Ca/LiCl-KCl/CaCrO₄계의 전기 화학적인 특성을 평가해 본 결과 전지셀을 Ca/DEB(LiCl-KCl+CaCrO4+SiO₂)와 같은 DEB 형태로 만들었을 때 600℃의 온도에서 2.0 V이상(<100 ㎃/cm³)의 안정한 전압이 5분 이상 유지되었다. 그러나 3층 전극 셀(Ca/LiCl-KCl/ CaCrO₄)에서는 동일한 온도에서 2.0 V이상(<100 ㎃/cm³)의 전압이 7분 이상 유지되었으나 불안정한 전압 변동 및 낮은 peak voltage로 인해 DEB 셀의 전지 특성이 더 우수한 것으로 생각된다. 양극 재료의 제조 방법의 관점에서 볼 때, 동일한 DEB(Depolarizer : Electrolyte : Binder=25 : 70 : 5 wt%) 조성의 셀 구성시, GNP 분말은 분말 혼합법에 의한 분말보다 반응 표면적이 훨씬 크기 때문에 GNP 양극 활 물질의 DEB 셀에서의 전지 수명이 더 길었다.