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Fe을 도핑한 Li[Ni0.575Co0.1Mn0.325]O2의 구조적인 안정성 및 전기화학적 특성
The Structural Stability and Electrochemical Properties of Fe Doped Li[Ni0.575Co0.1Mn0.325]O2 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.17 no.3, 2014년, pp.149 - 155  

양수빈 (한국교통대학교 나노화학소재공학과) ,  유기원 (한국교통대학교 나노화학소재공학과) ,  장병찬 (한국교통대학교 나노화학소재공학과) ,  손종태 (한국교통대학교 나노화학소재공학과)

초록
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본 연구에서는 리튬 이차전지의 양극 재료인 $Li[Ni_{0.575}Co_{0.1}Mn_{0.325}]O_2$를 공침법(Co-precipitation)으로 전구체를 합성 하였고, 철(Fe)을 도핑 함으로써 양극 활물질을 합성하였다. 합성된 양극 활물질을 시차주사현미경 (SEM, Scanning electron microscope)과 X선-회절분석(XRD, X-ray diffraction)으로 분석하였다. X선-회절분석 결과 철(Fe)을 도핑 함으로써 a축과 c축이 증가하였고, $I_{(003)}/I_{(104)}$의 비가 증가하는 것과 $I_{(006)}+I_{(102)}/I_{(101)}$비가 작아지는 것을 통해 구조적 안정성이 증가하는 것을 확인했다. 전기화학적 특성 측정 결과 사이클 특성이 향상되었고, 임피던스 측정 결과 전하 이동 저항($R_{ct}$) 값이 낮아짐을 통해 전기화학적 분석 결과에서도 철(Fe)을 도핑 하였을 때 개선 된 특성을 나타내었다. 특히, 고온 조건에서 사이클 특성이 개선되는 것을 확인 하였는데, 이는 구조적 안정성이 사이클 특성에 기여하였기 때문이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, a positive-electrode material in a lithium secondary battery $Li[Ni_{0.575}Co_{0.1}Mn_{0.325}]O_2$ was synthesized as precursor by co-precipitation. Cathode material was synthesized by adding iron. The synthesized cathode material was analyzed by scanning electron microscop...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2는 최근 Ni-rich 계의 양극활물질보다 비교적으로 단가가 높기 때문에, Ni-rich 계의 양극활물질에 대한 연구 개발과 전기화학적 특성의 개선에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 LiNi1/3Co1/3 Mn1/3O2의 비교적 높은 단가를 낮추기 위해서 Co의 함량을 낮추고 Ni의 함량을 높인 Ni-rich 물질 LiNi0.575Co0.1Mn0.325O2을 설계함으로써 높은 용량과 낮은 원료단가의 물질을 합성하였고, Fe을 도핑함으로써 Ni-rich 물질의 단점인 열적 안정성의 감소와 Cycle 효율의 감소를 개선하기 위한 목적으로 연구를 진행하였다.

가설 설정

  • 19) 하지만 철(Fe)을 도핑 함으로 인하여 활 물질의 모양에 큰 변화가 보이지 않았다. 따라서 철(Fe)을 도핑함으로 인하여 형태학적으로는 큰 영향을 끼치지 않는다 라고 해석하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리튬 이온 이차전지가 산업에서 어떻게 활용되는가? 리튬 이온 이차전지는 높은 에너지밀도를 가지기 때문에 노트북, 휴대폰1), 테블릿 PC 등 휴대용 전지 및 전기자동차, 전동공구 등의 중대형 전지시장에서 각광받고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극, 음극, 분리막 및 전해질의 4대 소재로 구성되어 있다.
리튬 이온 이차전지는 어떤소재로 이루어져 있는가? 리튬 이온 이차전지는 높은 에너지밀도를 가지기 때문에 노트북, 휴대폰1), 테블릿 PC 등 휴대용 전지 및 전기자동차, 전동공구 등의 중대형 전지시장에서 각광받고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극, 음극, 분리막 및 전해질의 4대 소재로 구성되어 있다. 4대 소재 중 양극 소재는 가격의 비중을 많이 차지하여 전지 단가를 결정 짓는 중요한 요소이며, 전기화학적 특성에 중요한 역할을 하는 소재로 많은 연구가 진행 되고 있다.
양극 소재 중 LiCoO2의 단점은? 2,3) 양극 소재 중 LiCoO2는 높은 가역 용량을 가지기 때문에 양극 소재 중에서 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 원재료인 Co는 높은 원료 단가, 독성을 가진다는 단점을 가지고 있어, 이 소재를 대체 할 수 있는 물질에 대한 연구 개발이 요구되고 있다. 4,5) 앞에서 언급한 LiCoO2의 높은 원료 단가를 낮추기 위해 Co의 함량을 감소시키고 Ni과 Mn의 함량을 증가시킨 Li[NiaCobMnc]O2에 대한 연구 개발이 활발하게 진행 되고 있다.
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참고문헌 (22)

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