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리튬이온전지의 양극 활물질인 LiCoO2는 4.3V 이상의 전압에서 나타나는 LiCoO2의 화학적, 구조적 불안정성으로 인하여 이론용량의 50%만 사용되고 있다. 충전 전압을 올려 더 많은 가역용량을 얻기 위해 기존에 고상법으로 진행되어 왔던 표면개질법은 고전압 환경에서 계면에서의 안정성 확보로 고전압 충·방전을 가능하게 하여 실제용량을 이론용량의 70 ~ 80%까지 끌어 올릴 수 있었다. 그러나 충·방전 시 직접적으로 ...

리튬이온전지의 양극 활물질인 LiCoO2는 4.3V 이상의 전압에서 나타나는 LiCoO2의 화학적, 구조적 불안정성으로 인하여 이론용량의 50%만 사용되고 있다. 충전 전압을 올려 더 많은 가역용량을 얻기 위해 기존에 고상법으로 진행되어 왔던 표면개질법은 고전압 환경에서 계면에서의 안정성 확보로 고전압 충·방전을 가능하게 하여 실제용량을 이론용량의 70 ~ 80%까지 끌어 올릴 수 있었다. 그러나 충·방전 시 직접적으로 산화·환원 반응에 참여하지 않는 물질의 첨가로 인하여 용량의 감소를 가져올 수 있으며 계면의 저항 증가 및 고율 충·방전 특성의 저하를 가져올 수 있다. 이에 본 연구는 입자 내부까지 균일하게 치환이 가능한 공침법을 이용하여 전이금속 Co가 일부 Al으로 치환된 LiCoO2를 합성하였다. 기존 표면개질법으로 진행되어 왔던 고상합성법으로 LiCoO2를 제조하고 액상치환형 LiCoO2와 비교 분석을 실시하였다. 소재 물성 및 전지성능 평가를 위하여 X선 회절 분석, FE-SEM, PSA, 충·방전테스트기, DSC 장비를 이용하였다. 액상치환형 LiCoO2는 표면개질된 LiCoO2에 비하여 격자상수 c/a비 값이 컸으며, 층상 구조 메인 피크인 (003)면의 저각으로의 이동 또한 크게 나타내고, 입자 단면 분석 결과 액상치환형 LiCoO2가 층상이 잘 발달되어있으며 Al이 입자 내부까지 균일하게 치환되었다는 것을 확인 할 수 있었다. 전지성능 평가에서는 액상치환형 LiCoO2가 표면개질된 LiCoO2에 비하여 용량은 약 20mAh/g의 차이를 보이지만 고출력과 초기 용량 대비 50 cycle의 효율은 우수 하였으며, 표면개질된 LiCoO2는 고출력 방전 시 과전압이 크게 나타났다. 열 안정성 테스트에서도 액상치환형 LiCoO2가 발열량이 적었으며 발열 시작점 또한 높은 온도에서 시작되는 것을 확인하여 액상치환형 LiCoO2가 표면개질된 LiCoO2 보다 동일한 양의 Al을 첨가하였을 때 우수하였다.

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