바이오매스 유래 하드 카본 음극의 효율적인 소듐 저장을 위한 실험적 최적화 연구

Empirical Optimization of Biomass-Derived Hard Carbon Anode for Efficient Sodium Storage

Article information

Korean J. Met. Mater.. 2025;63(1):53-59
Publication date (electronic) : 2025 January 5
doi : https://doi.org/10.3365/KJMM.2025.63.1.53
1School of Materials Science and Engineering, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Republic of Korea
2Department of Materials Engineering and Convergence Technology, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Republic of Korea
3Hansol Chemical Co., Ltd., 873 Gwahak-ro, Wanju-gun 55321, Republic of Korea
4JIREH SCIENCE, Inc., 109 Soho-ro, Jinju 52851, Republic of Korea
이소현1, 이상준2, 정수환2, 이현경1, 김현석3, 최진우4,, 김주형1,2,
1경상국립대학교나노·신소재공학부
2경상국립대학교나노신소재융합공학과
3㈜한솔케미칼
4㈜이레사이언스

- 이소현: 학사과정, 정수환: 석사과정, 이상준: 석사과정, 이현경: 학사과정, 김현석: 팀장, 최진우: 대표이사, 김주형: 부교수

*Corresponding Author: Jinwoo Choi Tel: +82-55-792-2766, E-mail: Jireh.bioscience@gmail.com
*Corresponding Author: Joo-Hyung Kim Tel: +82-55-772-1685, E-mail: kimjoohyung@gnu.ac.kr
Received 2024 October 10; Accepted 2024 November 23.

Trans Abstract

Hard carbon is widely recognized as the most promising anode material for sodium-ion batteries (SIBs). Hard carbon is a non-graphitizable carbon characterized by a turbostratic structure with disordered stacking of carbon layers, each consisting of a few nanometer-sized graphene layers. It remains difficult to graphitize even at temperatures above 2500°C. This unique structure, combined with its low cost, high electrical conductivity, low working voltage, and high capacity, allows hard carbon to achieve exceptional sodium ion storage performance. These characteristics make it the most commercially viable anode material. Recent research has also actively explored the use of biomass instead of high-cost inorganic materials, to reduce production costs, minimize pollution from biomass incineration, and reduce the significant amounts of biological waste produced annually. This study investigates the performance of hard carbon anodes derived from lignin, with commercial graphite serving as a control. X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were utilized to analyze their crystallographic structures, microstructures, and surface elemental compositions. Electrochemical performance was evaluated using electrolytes consisting of 1M NaPF6 in EC/DEC (1:1 v/v) with 5 wt% FEC and 1M NaPF6 in DEGDME. By comparing the electrochemical characteristics of hard carbon and graphite under different electrolyte conditions, this study demonstrates the potential of hard carbon as a promising anode material for sodium-ion battery applications.

1. 서 론

최근 환경 문제와 에너지 자원에 대한 관심이 높아짐에 따라, 화석 연료 대신 재생 에너지원을 사용하여 충/방전이 가능한 2차 전지가 주목받고 있다. 이는 화석 연료에 대한 의존도를 크게 낮추고 이산화 탄소 배출량을 줄이는 데 기여할 수 있다[1]. 2차 전지 사장의 95%를 차지하고 있는 리튬이온배터리는 높은 에너지 밀도, 긴 수명 특성으로 인해 스마트폰, 태블릿, PC, 노트북, 자동차 등 여러 산업에서 가장 널리 쓰이지만, 높은 비용과 낮은 안정성, 낮은 가역용량, 낮은 초기 쿨롱 효율을 보이며, 리튬 금속은 전세계적으로 고르지 않게 분포되어 있다[2-5]. 더 나아가 전기 자동차의 개발이 급속도로 증가하고, 대규모 에너지 저장 시스템에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬의 수요가 급증하여 가격이 상승할 우려가 있다[6]. 그러나 리튬과 달리 소듐은 전 세계적으로 널리 분포되어 있으며, 세계 각지의 암염 또는 바닷물로부터 원료 물질(NaCl, Na2CO3)을 얻을 수 있어 소듐이온배터리는 리튬이온배터리보다 비용적인 측면에서 효율적이다[3]. 또한, 소듐과 리튬은 1족 알칼리 금속이며, 물리화학적으로 유사하여 소듐이온배터리는 리튬이온배터리의 대체제로 많은 관심을 받고 있다. 그러나 리튬과 소듐의 물리화학적 특성의 유사성에도 불구하고 소듐이온배터리는 원자량과 산화 환원 준위가 높아 리튬이온배터리보다 에너지 밀도가 낮으며, 소듐 금속은 물과 반응성이 크기 때문에 소듐이온배터리에 적합한 음극재를 선택하는 것이 해결해야 할 핵심 문제 중 하나이다[4,7,8]. 뿐만 아니라 소듐이온배터리에 사용되는 음극재는 저렴해야 하며, 전해질에 대한 안정성, 높은 전자 및 이온 전도도, 낮은 산화환원전위, 높은 용량, 안정적인 수명특성이 요구된다[6,9]. 소듐이온배터리의 음극재로서 하드 카본의 적용은, 저렴한 합성 비용 및 우수한 전기전도도, 넓은 층간 간격(>0.37 nm), 낮은 동작 전압, 고용량, 이온의 흡착 및 가역적 삽입/제거에 우수한 저장 성능과 바이오매스를 이용하여 저비용으로 전구체를 제조할 수 있어 상용화 가능성이 가장 높은 음극 소재이다[3,6].

최근 값비싼 무기재료 대신 바이오매스를 이용한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 바이오매스를 활용하면 생산 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 바이오매스를 소각하는 과정에서 발생하는 오염을 줄이고, 매년 생산되는 많은 양의 생물학적 폐기물을 줄이는 데 도움을 준다[10,11]. 바이오매스 중 하나인 리그닌은 탄소가 풍부한 재생 가능한 자원이며 셀룰로스 다음으로 자연에서 두번째로 풍부하게 존재한다. 페놀성 모노리그놀(phenolic monolignol) 단위의 복잡한 네트워크로 구성되어 있으며 열분해 처리 후 높은 탄화 수율을 나타낸다. 최근 연구에 따르면 리그닌 기반의 하드 카본이 turbostratic 미세구조로 인해 소듐이온배터리의 유망한 소재임이 입증되었다[12,13].

본 연구에서는 바이오매스내 공통적으로 포함된 리그닌을 해중합하여 얻어진 아민 작용기가 벌크 도입된 고분자 전구체를 탄화시켜 표면에만 질소가 도핑된 형태가 아닌 균일하게 질소가 도핑된 탄소를 하드 카본(HC)으로, 대조군으로 상용 흑연(AG)을 소듐이온배터리의 음극재로 적용하였다. 이들의 결정학적 구조를 분석하기 위하여 X-ray diffraction(XRD), 532 nm의 레이저에서 라만 분광법을 이용하였으며, 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM) 이미지를 통해 HC와 AG의 미세구조를 확인하였다. HC와 AG의 표면 원자 결합 상태를 확인하기 위해 XPS 스펙트럼 분석을 하였다. 이를 기반으로 전기화학적 성능 평가를 진행하여 소듐이온배터리에서 바이오매스를 기반으로 제조된 하드 카본이 유망한 음극재임을 제시하고, 나아가 전해질에 따른 전기화학적 성능을 평가를 통해 하드 카본의 효율적인 소듐 저장을 위한 실험적 최적화 방안을 연구하였다.

2. 실험 방법

상용 흑연은 SCMG-BH를 사용하였으며, 질소 도핑 하드카본(N-doped hard carbon)은 ㈜이레사이언스에서 제공받아 연구를 진행하였다. 상기의 하드카본은 바이오매스내 공통적으로 포함된 리그닌의 선택적 해중합에 의하여 얻어진 독특한 고분자 전구체(depolymerized lignin)를 탄화시켜 제조 가능하다. 상기의 해중합 리그닌은 변형된 페놀레이션(phenolation: 친전자성 방향족 치환반응(electrophilic aromatic substitution)으로 알려져 있으며, 방향족 모노머(aromatic monomer)가 리그닌에 첨가 및 해중합이 동시에 일어나는 화학반응 메커니즘에 따라 일어나는 것으로 알려져 있다[14,15].

전극 제조를 위한 slurry는 활물질로 HC와 AG를 사용하였으며, 도전재로 Super P, 바인더로 Polyvinylidene fluoride(PVDF)와 1-Methyl-2-pyrrolidinone(NMP)를 8:1:0.5:0.5의 질량비로 THINKY사의 Planetary centrifugal mixer를 사용하여 준비되었다. 제조한 각 slurry는 집전체인 Cu 포일 위에 닥터 블레이드를 사용하여 200 µm의 두께로 증착 한 후, 80°C의 진공 오븐에서 24시간 동안 건조하였다. HC와 AG의 전기화학적 성능을 분석하기 위한 반쪽 셀을 고순도 아르곤 가스 분위기의 글로브 박스에서 CR2032 타입의 코인셀로 조립하였다. 건조된 전극은 (주) 웰코스 사의 Hand operated punching tool을 사용하여 직경 12 mm로 제작하였으며, 1M의 NaPF6와 Ethylene carbonate(EC), Diethyl carbonate(DEC)가 1:1 부피비로 혼합된 전해액에 5 wt%의 Fluoroethylene carbonate(FEC)가 첨가된 전해질과 1M의 NaPF6와 Diethylene glycol dimethyl ether(DEGDME)가 혼합된 전해질을 사용하였으며, 분리막으로 GF/D를 사용하였다. 전기화학적 성능 평가는 Automatic Battery Cycler(WBCS300L, WonATech)와 Integrated Constant Environmental Test Chamber(MIHW-200-160CH-B, NEWARE)를 사용하였다.

3. 결과 및 고찰

HC과 AG분말의 결정 구조는 X-ray diffraction(XRD)과 라만 분광법을 통해 분석하였다(그림 1). HC와 AG의 XRD 패턴은 그림 1(a-b)에 제시되었다. 그림 1(a)는 HC의 XRD 패턴의 결과를 보여주고 있으며, 약 24.5° 와 43.6° 에서 넓은 회절 피크가 나타나 이전에 보고된 하드 카본의 XRD 패턴과 유사함을 확인할 수 있었다[16]. AG의 XRD 패턴은 그림 1(b)에서 확인할 수 있는데, 26.3, 42.2, 44.2, 54.2, 63.3° 에서 sharp한 회절 피크가 나타났다. 이는 이전에 보고된 상용 흑연의 (002), (100), (101), (004), (100) 결정면에 해당함을 알 수 있었다[17]. 그림 1(c-d)의 라만 스펙트럼에는 G-band와 D-band라 불리는 두 개의 피크가 나타난다. G-band(~1580 cm-1)는 그래핀 평면에서 탄소가 흑연화 되어있는 특성을 나타내어 스펙트럼에서 피크의 강도가 크고, sharp할수록 더 흑연화 되어 있는 구조임을 알 수 있는 반면, D-band(~1360 cm−1)는 그래핀 평면의 결함이나 무질서도와 관련이 있어 탄소 구조의 amorphous한 정도를 알 수 있으며, 피크의 강도가 클수록 더 비정질에 가까운 구조임을 나타낸다[18-20]. 따라서 그림 1(c)에서 넓은 D-band와 G-밴드는 HC가 비정질에 가까우며 상대적으로 흑연화가 되어있지 않은 구조인 반면, 반면 그림 1(d)에서 나타난 AG의 라만 스펙트럼은 D-band에서 sharp하고 강한 피크와, G-band에서 낮은 강도의 피크가 나타나 상대적으로 결정질이며 흑연화가 되어 있음을 알 수 있었다.

Fig. 1.

XRD patterns of (a) HC, (b) AG. Raman spectra of (a) HC, (b) AG

그림 2(a), (b)는 200배의 배율에서 얻은 HC와 AG의 SEM 이미지이다. HC와 AG의 평균 입자 크기는 각 약 168 µm과 약 17 µm로, HC의 평균 입자 크기가 AG의 평균 입자 크기에 비해 큰 입자임을 확인할 수 있었다.

Fig. 2.

SEM images of (a) HC, (b) AG.

TEM 분석을 통해 HC와 AG의 미세구조 이미지를 확인할 수 있었다 (그림 3). 그림 3(a), (d)은 각각 HC와 AG의 저배율(low magnification) TEM 이미지로, HC와 AG 모두 조각(flake)과 같은 형태를 띤다는 것을 알 수 있었다[16]. 이들의 HRTEM 이미지와 SAED 패턴은 그림 3(b)(e)에 제시되었다. 그림 3(b)에서 제시된 HC는 나노미터 크기의 2~3개의 그래핀 적층을 가지는 탄소 층이 무질서하게 배열 되어있는 turbostratic 미세구조로 나노 크기의 미세 다공성 영역을 형성하여 2500°C 이상의 고온 에서도 결정구조 재배열 및 흑연화가 어렵다[3,13]. 반면 그림 3(e)에서 AG는 잘 정렬된 층상 구조임을 알 수 있었으며 sp2 혼성 오비탈의 육각형 그래핀 시트가 병렬으로 적층되어 있는 구조이며 이러한 시트가 반데르발스 힘에 의해 약하게 결합되어 있음이 보고되었다[21,22]. 그림 3(c)(f)에 나타난 HC와 AG의 EDS mapping 이미지를 통해 HC와 AG 모두 탄소가 주를 이루며, HC의 경우 산소와 질소를 확인할 수 있었고, 반대로 AG는 산소와 질소를 거의 확인할 수 없었음을 알 수 있었다.

Fig. 3.

TEM images of (a) HC, (d) AG. HRTEM images of (b) HC, (f) AG. EDS mapping images of (c) HC, (g) AG.

그림 4는 XPS spectra 분석으로, HC와 AG 표면의 원자 결합 상태를 나타낸 결과이다. 그림 4(a-c)는 HC를, 그림 4(d-f)는 AG의 XPS spectra이며, HC와 AG 모두 C 1s, O 1s, N 1s의 피크를 분석하였다. 그림 4(a)(d)에 제시된 바와 같이 HC와 AG 모두 C-C 결합이 주를 이루고 있으며 HC의 경우, N 1s 피크가 나타나 HC 표면에 질소 원자가 존재함을 알 수 있었다[23-25].

Fig. 4.

XPS spectra of (a) C 1s, (b) O 1s and (c) N 1s of HC, (d) C 1s, (e) O 1s, (f) N 1s of AG.

Atomic percentage analysis of C 1s, O 1s, and N 1s peaks based on XPS spectra.

전기화학적 성능 평가는 1M의 NaPF6와 Ethylene carbonate(EC), Diethyl carbonate(DEC)가 1:1 부피비로 혼합된 전해액에 5 wt%의 Fluoroethylene carbonate(FEC)가 첨가된 전해질과 1M의 NaPF6와 Diethylene glycol dimethyl ether(DEGDME)가 혼합된 전해질을 사용하였으며 본 연구에서는 이를 각각 EC/EDC와 DEGDME라 명명한다.

그림 5(a-c)는 EC/DEC를, 그림 5(d-f)는 DEGDME를 사용한 전기화학적 성능 평가의 결과를 나타낸다. 그림 5(a)는 수명 특성을 분석하기 위해 20 mA/g의 전류밀도에서 100 사이클동안 HC 전극의 사이클 안정성 평가를 나타낸다. 100 사이클 후 HC와 AG의 용량은 각 129.9 mAh/g과 21.4 mAh/g를 보였고, HC에 반해 AG의 용량은 현저히 낮았다. 이는 소듐 이온의 이온 반경(0.102 nm)이 리튬 이온의 이온반경(0.0176 nm) 보다 크고 무거울 뿐만 아니라 소듐이 삽입/탈리되는 과정에서 늘어나는 C-C 결합 길이의 변화 정도가 커 에너지적으로 불안정해져 소듐 이온의 삽입/탈리가 제한될 뿐만 아니라 카보네이트계 전해질인 EC/DEC를 사용하였을 때 흑연 표면에 형성된 부동태화 층의 보호성이 효과적이지 않아 전해질이 지속적으로 분해되기 때문이다[3,26,27,28]. 그림 5(b)에 제시된 10-1000 mA/g의 전류 밀도에서 측정한 율속 특성에서도 마찬가지로 HC는 158.1, 123, 85.8, 54.5, 36.3, 21.7, 13.2 mAh/g, AG는 41.4, 29, 23.1, 19.4, 16.5, 13.2, 11 mAh/g의 낮은 율속 특성을 보였다. 100번째 사이클의 충/방전 곡선은 그림 5(c)를 통해 확인할 수 있는데, 방전 구간의 전압이 일정하게 유지되며 용량이 증가하는 평탄한 영역인 plateau 영역의 존재는 100 사이클 후에도 소듐 이온이 HC의 층 사이에 삽입되어 안정적인 수명 특성을 나타낸다는 것을 시사한다[16,29].

Fig. 5.

Electrochemical performance of HC and AG electrodes. Cycling performance for 100 cycles in (a) EC/DEC and (d) DEGDME at 20 mA/g, rate performance of (b) EC/DEC (e) DEGDME at current densities ranging from 10 mA/g to 1000 mA/g, galvanostatic charge/discharge profiles for the 100th cycles in (c) EC/DEC and (f) DEGDME at a current density of 20 mA/g in the voltage range of 0.01–3.0 V

그림 5(d)에서 HC와 AG는 각 169 mAh/g과 126.8 mAh/g의 용량을 나타냈다. EC/DEC 전해질을 사용한 그림 5(a)와는 달리 AG에서도 높은 용량을 보였는데, 에테르계 전해질인 DEGDME를 사용하게 되면 에테르 용매 분자가 소듐 이온과 흑연 사이의 반발력을 스크리닝(screening) 하여 흑연 내 소듐 이온의 삽입을 촉진시켜 공동 삽입 반응이 발생할 뿐만 아니라 삽입된 소듐의 pseudocapacitive 거동이 빠른 소듐 삽입 동역학에 유리하기 때문이다[28,30,31]. 또한 AG의 입자 크기보다 HC의 입자 크기보다 작음에도 불구하고 높은 용량을 보였는데, 이는 AG에서 나타난 공동삽입효과로 인해 흑연 내에서 가역 용량을 상승시킬 수 있으나 이를 실제로 적용하였을 시 가역 용량, 쿨롱 효율과 같은 성능은 여전히 낮기 때문이다[28,32].

그림 5(c)의 율속 특성 평가에서도 이와 같은 거동을 볼 수 있는데, 전류밀도가 증가함에 따라 HC는 173, 159.4, 142.7, 125.8, 102.5, 64.9, 39.9 mAh/g을, AG는 126.8, 124, 122.8, 122, 121.3, 119.5, 117 mAh/g으로, 그림 5(b)의 AG의 율속 특성과는 달리 높은 용량이 나타났다. 그림 5(f)에서 제시된 100번째 사이클의 충/방전 곡선은 방전 시에 HC는 소듐 이온이 하드 카본 전극으로 삽입되고 있음을 알 수 있었고, AG는 이전에 보고된 충/방전 곡선과 유사한 거동을 보였다[29,30].

그림 6에 0.1 mV/s의 스캔 속도와 0.01-3 V의 전압 범위에서 측정된 HC와 AG 순환 전압전류법(CV)을 나타냈다. 그림 6(a-d)모두 두 번째 사이클부터 비가역적인 피크가 나타났으며 이는 sodiation과 de-sodiation 및 SEI 층의 형성과 전해질 분해와 관련이 있다[16,24].

Fig. 6.

Cyclic voltammetry (CV) curves of the 1st, 2nd, 5th, and 10th cycles at a scanning rate of 0.1 mV/s for (a) HC and (b) AG electrodes in EC/DEC electrolyte, and (c) HC and (d) AG electrodes in DEGDME electrolyte.

그림 6(a), (b)에 EC/DEC 전해질을 사용하여 HC 전극의 CV 곡선을 각각 나타냈다.

두 전극 모두 두 번째 사이클에서의 약 0.1 V와 0.8 V의 환원 피크를 보였는데, 이는 전해질 분해와 SEI 형성에 기인한다. HC의 경우, 다음 사이클의 약 0.01 V에서 나타나는 sharp한 환원 피크와 0.3 V 주변의 넓은 양극 피크는 탄소 층으로의 소듐 이온 삽입과 탈리에 해당함을 알 수 있으며 이 피크는 AG에서는 나타나지 않았다[6,24,29].

그림 6(c)(d)에서는 DEGDME 전해질을 사용한 HC와 AG 전극의 CV 곡선을 각각 나타냈다. HC의 경우, 0.01-0.16 V의 전압 범위에서 sharp한 산화/환원 피크가 관찰되었고, 보고된 CV 곡선과 유사한 형태임을 알 수 있었다[33]. 이는 그림 5(f)의 HC의 충/방전 곡선에서 동일한 전압 범위에서 전압이 일정하게 유지되며 용량이 증가하는 plateau 영역과 연관되며, 이 구간은 소듐 이온이 HC의 층 사이로 삽입되는 과정을 나타낸다. 따라서 그림 6(c)의 0.01-0.16 V 구간에서 나타나는 sharp한 산화/환원 피크는 소듐 이온이 HC의 층 사이로 삽입되었음을 유추할 수 있다. 반면 AG의 경우 0.5-1.0 V의 전압 범위에서 sharp한 산화/환원 피크들이 관찰되었는데, 이는 그림 5(f) AG의 충/방전 곡선의 동일 범위에서 plateau 영역이 존재하며, 이는 AG의 층 사이로 소듐 이온이 삽입됨을 의미한다. 따라서 그림 6(d)의 0.5-1.0 V의 sharp한 산화/환원 피크들은 소듐 이온이 AG의 층간에 삽입되었음을 시사한다[16,29]. 또한, 그림 6(d)그림 6(a-c)와 눈에 띄게 다른 거동을 보이는데, 이는 DEGDME 전해질이 소듐 이온과 흑연 사이의 반발력을 스크리닝하여 공동 삽입 반응이 발생하였음을 알 수 있었다[28,30].

4. 결 론

본 연구에서는 하드 카본과 상용 흑연의 결정학적 구조, 미세구조, 표면 원자 결합 정보를 기반으로 전기화학적 성능에 대해 비교 분석하였다. 앞서 보고된 바와 같이 하드 카본은 무질서한 turbostratic 미세구조를, 상용 흑연은 탄소 층이 잘 정렬된 층상 구조임을 확인할 수 있었다. 20 mAh/g의 전류밀도에서 하드 카본과 상용 흑연 모두 DEGDME 전해질에서 가장 높은 용량을 보였으며, 각 169 mAh/g과 126.8 mAh/g이다. 10-1000 mAh/g의 전류밀도에서 측정한 율속 특성 또한 DEGDME 전해질에서 가장 높은 결과를 나타냈으며, 하드카본은 173, 159.4, 142.7, 125.8, 102.5, 64.9, 39.9 mAh/g을, AG는 126.8, 124, 122.8, 122, 121.3, 119.5, 117 mAh/g이다. 전기화학적 성능 분석에서 전반적으로 EC/DEC 전해질과는 다르게 AG는 높은 용량을 보였는데, 이는 DEGDME 전해질이 소듐 이온과 흑연 사이의 반발력을 스크리닝 하여 흑연 내 소듐 이온의 삽입을 촉진시켜 공동 삽입 반응이 일어났기 때문임을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 분석한 리그닌 기반의 하드 카본은 DEGDME 전해질에서 가장 안정적이고 우수한 전기화학적 성능을 보였으며, 차세대 소듐이온배터리의 유망한 음극재로 사용될 가능성이 있음을 예상한다.

Acknowledgements

This work was supported by the Glocal University 30 Project Fund of Gyeongsang National University in 2024. This results was supported by “Regional Innovation Strategy(RIS)” through the National Research Foundation of Korea(NRF) funded by the Ministry of Education(MOE) (2021RIS-003)

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Fig. 1.

XRD patterns of (a) HC, (b) AG. Raman spectra of (a) HC, (b) AG

Fig. 2.

SEM images of (a) HC, (b) AG.

Fig. 3.

TEM images of (a) HC, (d) AG. HRTEM images of (b) HC, (f) AG. EDS mapping images of (c) HC, (g) AG.

Fig. 4.

XPS spectra of (a) C 1s, (b) O 1s and (c) N 1s of HC, (d) C 1s, (e) O 1s, (f) N 1s of AG.

Fig. 5.

Electrochemical performance of HC and AG electrodes. Cycling performance for 100 cycles in (a) EC/DEC and (d) DEGDME at 20 mA/g, rate performance of (b) EC/DEC (e) DEGDME at current densities ranging from 10 mA/g to 1000 mA/g, galvanostatic charge/discharge profiles for the 100th cycles in (c) EC/DEC and (f) DEGDME at a current density of 20 mA/g in the voltage range of 0.01–3.0 V

Fig. 6.

Cyclic voltammetry (CV) curves of the 1st, 2nd, 5th, and 10th cycles at a scanning rate of 0.1 mV/s for (a) HC and (b) AG electrodes in EC/DEC electrolyte, and (c) HC and (d) AG electrodes in DEGDME electrolyte.

Table 1.

Atomic percentage analysis of C 1s, O 1s, and N 1s peaks based on XPS spectra.

Samples Atomic percentage [%]
C1s O1s N1s
HC 93.33 4.43 2.25
AG 97.90 2.10