Platinum anodes are widely used for metal oxides reduction in LiCl-Li2O, however high-cost and low-corrosion resistance hinder their implementation. NiO-Li2O ceramics is an alternative corrosion resistant anode material. Anode processes on platinum and NiO-Li2O ceramics were studied in (80 mol.%) LiCl-(20mol.%)KCl and (80 mol.%)LiCl-(20 mol.%)KCl-Li2O melts by cyclic voltammetry, potentiostatic and galvanostatic electrolysis. Experiments performed in the LiCl-KCl melt without Li2O illustrate that a Pt anode dissolution causes the Pt2+ ions formation at 3.14 V and 550℃ and at 3.04 V and 650℃. A two-stage Pt oxidation was observed in the melts with the Li2O at 2.40 ÷ 2.43 V, which resulted in the Li2PtO3 formation. Oxygen current efficiency of the Pt anode at 2.8 V and 650℃ reached about 96%. The anode process on the NiO-Li2O electrode in the LiCl-KCl melt without Li2O proceeds at the potentials more positive than 3.1 V and results in the electrochemical decomposition of ceramic electrode to NiO and O2. Oxygen current efficiency on NiO-Li2O is close to 100%. The NiO-Li2O ceramic anode demonstrated good electrochemical characteristics during the galvanostatic electrolysis at 0.25 A/cm2 for 35 h and may be successfully used for pyrochemical treating of spent nuclear fuel.
$Li_2PtO_3$ thin film electrodes, which might be possible candidate for the cathode materials for implantable batteries, were synthesized using an electrostatic spray deposition (ESD) technique onto a platinum foil substrate. Single phase $Li_2PtO_3$with a structure similar to layered $LiCoO_2$ structure were synthesized by spraying a precursor solution of $CH_3CO_2Li2H_2O$ in ethanol onto a Pt substrate at temperatures ranging from 200 to $400^{\circ}C$ followed by annealing at above $600^{\circ}C$. Lithium carbonate was the only major phase at temperatures up to $500^{\circ}C$. The X-ray diffraction (XRD) peaks of the Pt foil substrate and lithium carbonate disappeared at temperatures >$600^{\circ}C$. The volumetric capacity of the $Li_2PtO_3$ thin film synthesized using the ESD technique was approximately 817 mAh/$cm^3$, which exceeded that of $LiCoO_2$ (711 mAh/$cm^3$).
To make the all-solid-state lithium thin film battery having less than 1 fm in thickness, LiCoO$_2$ thin films were deposited on Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si substrate as a function of Li/Co mole ratio and the deposition temperature by Pulsed Laser Deposition (PLD). Especially, LiCoO$_2$ thin films deposited at 50$0^{\circ}C$ with target of Li/Co=1.2 mole ratio show an initial discharge capacity of 53 $\mu$Ah/cm$^2$-$\mu$m and capacity retention of 67.6%. The microstructural and electrochemical properies of (Li, La)TiO3 thin films grown on LiCoO$_2$Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si structures by Pulsed Laser Deposition (PLD) were investigated at various deposition temperatures. The thin films grown at 10$0^{\circ}C$ show an initial discharge capacity of approximately 51 $\mu$Ah/cm$^2$-$\mu$m and moreover show excellent discharge capacity retention of 90% after 100 cycles. An amorphous (Li, La)TiO$_3$ solid electrolyte is possible for application to solid electrolyte for all-solid-state lithium thin film battery below 1 $\mu$m.
Kim, Jae Hyuk;Kim, Shi Yeon;Choi, Jeoung Sik;Yeo, Dong-Hun;Shin, Hyo-Soon;Nahm, Sahn
Journal of Powder Materials
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제26권5호
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pp.405-409
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2019
Piezoelectric ceramic specimens with the $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})_{0.65}Ti_{0.35}O_3$ (PMN-PT) composition are prepared by the solid state reaction method known as the "columbite precursor" method. Moreover, the effects of the $Li_2O-Bi_2O_3$ additive on the microstructure, crystal structure, and piezoelectric properties of sintered PMN-PT ceramic samples are investigated. The addition of $Li_2O-Bi_2O_3$ lowers the sintering temperature from $1,200^{\circ}C$ to $950^{\circ}C$. Moreover, with the addition of >5 wt.% additive, the crystal structure changes from tetragonal to rhombohedral. Notably, the sample with 3 wt.% additive exhibits excellent piezoelectric properties ($d_{33}=596pC/N$ and Kp = 57%) and a sintered density of $7.92g/cm^3$ after sintering at $950^{\circ}C$. In addition, the sample exhibits a curie temperature of $138.6^{\circ}C$ at 1 kHz. Finally, the compatibility of the sample with a Cu electrode is examined, because the energy-dispersive X-ray spectroscopy data indicate the absence of interdiffusion between Cu and the ceramic material.
The LiCoO2 thin films were prepared on the Pt/Ti/SiO2/Si substrate by spin coating using citrate sol. The citrate sol was spin-coated on substrate and dried at 380oC for 15 min. to evaporate the solvents and remove the organic materials. The as-deposited films were annealed at 750oC for 10 min. in air for crystallization. The X-ray diffraction patterns for the film have been indexed hexagonal system with space group R3m. The active area of LiCoO2 films for electrochemical test was about 11cm2. A Li foil and 1M LiClO4 in propylene carbonate(PC) and ethylene carbonate(EC) (1:1)were used as an anode and an electrolyte, respectively. The galvanostatic charge-discharge test was carried out at constant current density ranging from 5 A/cm2 in the voltage window between 4.2 and 3.0 V. The first discharge capacity of the film is 0.35Ah/cm2-m. The cycling behavior of the LiCoO2 film is also reported.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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한국전기전자재료학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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pp.25-28
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1999
Metal ferroelectric semiconductor Field Effect- Transistors(MFSFET) with various gate electrodes, that are aluminum, platinum and poly -Si, using LiNbO$_3$/Si(100) structures were fabricated and the properties of the FETs have been discussed. The drain current of the state of FET with Pt electrode was more than 3 orders of magnitude larger than the state current at the same gate voltage of 1.5 V, 7.rich means the memory operation of the MFSFET. A write voltage as low as about $\pm$4 V, which is applicable to low power integrated circuits, was used for polarization reversal. The retention properties of the FET using Al electrode were quite good up to about 10$^3$s and using Pt electrode remained almost the same value of its initial value over 2 days at room temperature.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집 Vol.3 No.2
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pp.797-800
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2002
Instead of a solution process producing amorphous $LiV_3O_8$ form, we prepared Lithium vanadate glass by melting $Li_2O-P_2O_5-V_2O_5$ and $Li_2O-P_2O_5-Bi_2O_3-V_2O_5$ composition in pt. crucible and by quenching on the copper plate. From the crystallization of $Li_2O-P_2O_5-V_2O_5$ and $Li_2O-P_2O_5-Bi_2O_3-V_2O_5$, we could abtain glass-ceramics having crystal phase, LiV3O8 from glass matrix. The material heat-treated at lower-temperature, $250^{\circ}C$ had less crystalline and lower capacity, But the material heat-treadted at higher-temperature, $330^{\circ}C$ had higher capacity and $Li_2O-P_2O_5-V_2O_5$ glass-ceramics had higher capacity than $Li_2O-P_2O_5-Bi_2O_3-V_2O_5$ glass-ceramics.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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제17권12호
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pp.1283-1288
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2004
Metal-ferroelectric-insulator-semiconductor(WFIS) capacitors using rapid thermal annealed LiNbO$_3$/AlN/Si(100) structure were fabricated and demonstrated nonvolatile memory operations. The capacitors on highly doped Si wafer showed hysteresis behavior like a butterfly shape due to the ferroelectric nature of the LiNbO$_3$ films. The typical dielectric constant value of LiNbO$_3$ film in the MFIS device was about 27, The gate leakage current density of the MFIS capacitor was 10$^{-9}$ A/cm$^2$ order at the electric field of 500 kV/cm. The typical measured remnant polarization(2P$_{r}$) and coercive filed(Ec) values were about 1.2 $\mu$C/cm$^2$ and 120 kV/cm, respectively The ferroelectric capacitors showed no polarization degradation up to 10$^{11}$ switching cycles when subjected to symmetric bipolar voltage pulses of 1 MHz. The switching charges degraded only by 10 % of their initial values after 4 days at room temperature.e.
Kim, Han-Gi;Im, Jae-Hong;Jeon, Eun-Jeong;Seong, Tae-Yeon;Jo, Won-Il;Yun, Yeong-Su
Korean Journal of Materials Research
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제11권5호
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pp.339-344
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2001
An all solid-state thin film supercapacitor (TFSC) with Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ structure was fabricated on Pt/Ti/Si substrate using Co$_3$O$_4$ thin film electrode. Each Co$_3$O$_4$ film was grown by reactive dc reactive magnetron sputtering with increasing $O_2$/[Ar+O$_2$] ratio. Amorphous LiPON electrolyte film was deposited on Co$_3$O$_4$/Pt/Ti/Si in pure nitrogen ambient by using reactive rf magnetron sputtering. The electrochemical behavior of the Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ multi-layer structures exhibits a behavior of a bulk-type supercapacitor, even though much lower capacity (from 5 to 25 mF/$\textrm{cm}^2$-$\mu\textrm{m}$) than that of the bulk one. It was found that the TFSC showed a fairly constant discharge capacity with a constant current of 50 $\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$ at the cut-off voltage 0-2V during 400 cycles. It is shown that the electrochemical behavior of the Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ TFSC is dependent upon the sputtering gas ratio. The capacity dependency of electrode films on different gas ratios was explained by different structural, electrical, and surfacical properties.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집 Vol.14 No.1
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pp.550-553
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2001
$Li_{2}O-P_{2}O_{5}-Bi_{2}O_{3}-V_{2}O_{5}$ glass containing glass former, $P_{2}O_{5}$ and $Bi_{2}O_{3}$ was prepard by melting the glass batch in pt. erucible followed by guenching on the copper plate. We found that $Li_{2}O-P_{2}O_{5}-Bi_{2}O_{3}-V_{2}O_{5}$ glass-ceramics obtained from the crystallization of glass showed signifieantly higher capacity and longer cycle life tham $LiV_{3}O_{8}$ made from powder synthesis. In this paper, we described crystallization process and $LiV_{3}O_{8}$ crystal growth in glass matrix by increasing temperature. The electrochemical properties were strongly affected by $LiV_{3}O_{8}$ crystal growth in matrix
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[게시일 2004년 10월 1일]
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