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Characterization on the electrochemical and structural properties of polyanion cathode material Li2MnSiO4/C depending on the synthesis process

합성 방법에 따른 Li2MnSiO4/C 다중음이온 양극활물질의 구조 및 전기화학적 성질

  • Lee, Young-Lim (Department of Chemical Engineering, Hongik University) ;
  • Chung, Young-Min (Advanced Battery Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Song, Min-Seob (Advanced Battery Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Ju, Jeh-Beck (Department of Chemical Engineering, Hongik University) ;
  • Cho, Won-Il (Advanced Battery Center, Korea Institute of Science and Technology)
  • 이영림 (홍익대학교 화학공학과) ;
  • 정영민 (한국과학기술연구원 2차전지센터) ;
  • 송민섭 (한국과학기술연구원 2차전지센터) ;
  • 주재백 (홍익대학교 화학공학과) ;
  • 조원일 (한국과학기술연구원 2차전지센터)
  • Received : 2011.03.04
  • Accepted : 2011.06.15
  • Published : 2011.06.30

Abstract

$Li_2MnSiO_4$/C was synthesized by solid state reaction and solution synthesis with sucrose for carbon source. The X-ray diffraction patterns of solid state reaction indicates small amount of impurities. By FE-SEM and HR-TEM, solution synthesis comprised several tens of nanometer comparing to 500~600 nm of $Li_2MnSiO_4$/C prepared by solid state reaction. The $Li_2MnSiO_4$/C prepared by solution synthesis show better electrochemical performance than solid state reaction. The first charge-discharge capacity are 236, 189 mAh/g respectively by solution synthesis. But its cycle performance was poor as yet and its capacity retention was 62% after 10 cycles.

다중음이온 양극활물질인 $Li_2MnSiO_4$/C을 액상법과 고상법으로 각각 합성한 후 탄소로 그 표면을 코팅하여 구조 및 전기화학적인 특성을 비교하였다. XRD 측정에서 $Li_2MnSiO_4$/C의 피크를 잘 나타내었으나 고상법에서 제조한 시편의 경우 약간의 불순물이 있음을 확인하였다. FE-SEM, HR-TEM 측정을 통해 액상법에 의한 시편은 수십 나노 크기의 입자로 구성된 반면 고상법에 의한 것은 500~600 nm로 합성된 것을 확인 하였다. 전기화학적 측정에서는 액상법으로 합성한 $Li_2MnSiO_4$/C가 고상법으로 한 것 보다 우수한 특성을 모습을 보였는데, 액상법에 의한 시료의 초기 충전 용량은 235 mAh/g, 초기 방전 용량은 189 mAh/g을 각각 나타 내어 고상법에 의한 시료 보다 나은 초기 충방전 용량을 나타냈다. 그러나 사이클 특성은 저조하였으며 10사이클 후에 62%의 용량 잔존율을 보였다.

Keywords

References

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