Kim, Jeong-Min;Jeong, Minchan;Jin, Bong-Soo;Kim, Hyun-Soo
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제5권1호
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pp.32-36
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2014
The $0.3Li_2MnO_3{\cdot}0.7LiMn_{0.55}Ni_{0.30}Co_{0.15}O_2$ cathode material was prepared via a co-precipitation method. The vapor grown carbon fiber (VGCF) was used as a conductive material and its effects on electrochemical properties of the $0.3Li_2MnO_3{\cdot}0.7LiMn_{0.55}Ni_{0.30}Co_{0.15}O_2$ cathode material were investigated. From the XRD pattern, the typical complex layered structure was confirmed and a solid solution between $Li_2MnO_3$ and $LiMO_2$ (M = Ni, Co and Mn) was formed without any secondary phases. The VGCF was properly distributed between cathode materials and conductive sources by a FE-SEM. In voltage profiles, the electrode with VGCF showed higher discharge capacity than the pristine electrode. At a 5C rate, 146 mAh/g was obtained compared with 232 mAh/g at initial discharge in the electrode with VGCF. Furthermore, the impedance of the electrode with VGCF did not changed much around $9-10{\Omega}$ while the pristine electrode increased from 21.5${\Omega}$ to $46.3{\Omega}$ after the $30^{th}$ charge/discharge cycling.
[ $LiNiO_2$ ] was synthesized by the solid-state method after mixing $LiOH{\cdot}H_2O$ and $Ni(OH)_2$ with SPEX mill. The optimum condition for the synthesis of $LiNiO_2$ was the calcination at $750^{\circ}C$ for 30h in $O_2$ stream after milling for 1 h. The $LiNiO_2$ synthesized under this condition showed relatively large value of $I_{003}/I_{104}$ and relatively small value of R-factor. When $LiNiO_2$ was cycled in 2.7$\~$4.15 V at 0.1C-rate, the first discharge capacity was not very large (145.8 mAh/g) but it showed good cycling performance. When $LiNiO_2$ was cycled in 2.7$\~$4.2 V at 0.1C-rate, the first discharge capacity was large but ,it showed poor cycling performance probably because of the transition of H2 hexagonal structure to H3 hexagonal structure. In addition, when $LiNiO_2$ was cycled in 1.0$\~$4.8 V at 1/24C- rate, the first discharge capacity was very large (257.7 mAh/g) and the discharge capacity increased with the number of cycles.
In this work, the $LiFePO_4-LiCoO_2$ mixed cathode electrodes were prepared and their electrochemical performances were measured in different current density. The cell of $LiFePO_4-LiCoO_2$ observed two voltage plateau regions at 3.4 and 3.9V. The cell of $LiFePO_4-LiCoO_2$ (90:10 wt%) mixed cathode delivered a discharge capacity of ca. 139.8 mAh/g at a 0.2C rate. The capacity of the cell decreased with the current rate and a useful capacity of ca 85.7mAh/g was obtained at a 2C rate.
스피넬형의 $LiMn_2$O$_4$는 출발물질로 LiOH와 Mn($CH_3$COO)$_2$.$4H_2$O를 사용하여 졸-겔법으로 합성한 xerogel을 $150^{\circ}C$로 1차 열처리한 후 $350^{\circ}C$로 2차 열처리하여 합성하였다. 그러나 $350^{\circ}C$ 이상으로 열처리할 경우 $Mn_2O_3$가 생겼으며, 이로 인해서 Li/lM $LiClO_4$(in PC)$LiMn_2O_4$cell을 구성하여 0.25 mA/$\textrm{cm}^2$의 전류밀도로 충.방전 실험을 한 결과 $350^{\circ}C$에서 열처리한 것은 15 cycle후에 88 mAh/g에서 56 mAh/g으로 35.7%의 용량감소가 나타났으나 $500^{\circ}C$에서 열처리한 것은 89 mAh/g에 51 mAh/g으로 42.5%의 용량감소가 나타났으며 이는 $Mn^{3+}$ 의 증가로 인한 Jahn-Teller distortion의 결과로 볼 수 있다.
The photomachinable glass-ceramics of Ag and CeO$_{2}$ added to Li$_{2}$O-Al$_{2}$O$_{3}$-SiO$_{2}$-K$_{2}$O glass system was investigated as a function of UV irradiation time. The temperature of optimum nucleation and crystal growth temperature were confirmed at 525.deg. C, 630.deg. C respectively using DTA and TMA. The phases of Li$_{2}$O.SiO$_{2}$ habit were lath-like and/or dendrite type and [002] direction of Li$_{2}$O.SiO$_{2}$ / Li$_{2}$O.2SiO$_{2}$ phases were changed according to the UV irradiation time by 400 W, 362 nm UV light source. Under that condition, the optimum UV irradiation time was 5 min.
A battery based on the lithium/elemental sulfur redox couple has the advantage of high theoretical specific capacity of 1,675 mAh/g-sulfur. However, Li/S battery has bad cyclic durability at room temperature due to sulfur active material loss resulting from lithium polysulfide dissolution. To improve the cycle life of Li/S battery, PEGDME (Poly(ethylene glycol) dimethyl ether) 500 containing 1M LiTFSI salt which has high viscosity was used as electrolyte to retard the polysulfide dissolution and nano-sized $Mg_{0.6}Ni_{0.4}O$ was added to sulfur cathode as additive to adsorb soluble polysulfide within sulfur cathode. From experimental results, the improvement of the capacity and cycle life of Li/S battery was observed( maximum discharge capacity : 1,185 mAh/g-sulfur, C50/C1 = 85 % ). Through the charge-discharge test, we knew that PEGDME 500 played a role of preventing incomplete charge-discharge $behavior^{1,2)$. And then, in sulfur dissolution analysis and rate capability test, we first confirmed that nano-sized $Mg_{0.6}Ni_{0.4}O$ had polysulfide adsorbing effect and catalytic effect of promoting the Li/S redox reaction. In addition, from BET surface area analysis, we also verified that it played the part of increasing the porosity of sulfur cathode.
리튬이온전지용 Al 집전체와 비수용성 전해질의 전기화학적 특성을 연구하기 위하여 1 M $LiBF_4$ EC : DMC, 1 M $LiBF_4$ EC : EMC. 1 M $LiPF_6$ EC : DMC. 1 M $LiPF_6$ EC : EMC의 4가지 전해질에서 전압전류 및 임피던스 특성을 조사하였다. Al 집전체는 비교적 넓은 전위창(0.5~4.1 V)에서 안전하지만, 첫 싸이클의 저 전위에서(<2.0 V vs. $Li/Li^{+}$)에서 전해질 내 미량 존재하는 불순물($H_2O$, $O_2$ 등)과 반응하여 계면물질을 생성하며, 리튬염 및 유기용매 또한 일정 전위 범위(<1.5 V vs. $Li/Li^{+}$)에서 Al 집전체와 반응하였다. 특히 전해질내 존재하는 미량의 불순물로 인하여 고 전위에 노출된 Al 집전체의 국부부식이 진행되었다.
The increasing demand for energy storage in mobile electronic devices and electric vehicles has emphasized the importance of electrochemical energy storage devices such as Li-ion batteries (LIBs) and supercapacitors. For reversible Li storage, alternative anode materials are actively being developed. In this study, we designed and fabricated an Nb2O5-Li3VO4 composite for use as an anode material in LIBs and hybrid supercapacitors. Nb2O5 powders were dissolved into a solution and the precursors were precipitated onto Li3VO4 through a simple, low-temperature hydrothermal reaction. The annealing process yielded an Nb2O5-Li3VO4 composite that was characterized by X-ray diffraction, electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. Electrochemical tests revealed that the Nb2O5-Li3VO4 composite electrode demonstrated increased capacities of approximately 350 and 140 mAh g-1 at 0.1 and 5 C, respectively, were maintained up to 1000 cycles. The reversible capacity and rate capability of the composite electrode were enhanced compared to those of pure Nb2O5-based electrodes. These results can be attributed to the microstructure design of the synthesized composite material.
LiCo$_{y}$Mn$_{2-y}$O$_4$ samples were synthesized by calcining a mixture of LiOH.$H_2O$, MnO$_2$ (CMD) and CoCO$_3$ calcining at 40$0^{\circ}C$ for 10 h and then calcining twice at 75$0^{\circ}C$ for 24 h in air with intermediate grinding. All the synthesized samples exhibited XRD patterns for the cubic spinel phase with a space group Fd(equation omitted)m. The electrochemical cells were charged and discharged for 30 cycles at a current density 600 $mutextrm{A}$/$\textrm{cm}^2$ between 3.5 and 4.3 V. As the value of y increases, the size of particles becomes more homogeneous. The first discharge capacity decreases as the value of y increases, its value for y=0.00 being 92.8 mAh/g. The LiMn$_2$O$_4$ exhibits much better cycling performance than that reported earlier. The cycling performance increases as the value of y increases. The efficiency of discharge capacity is 98.9% for y=0.30. The larger lattice parameter for the smaller value of y is related to the larger discharge capacity. The more quantity of the intercalated and the deintercalated Li in the sample with the larger discharge capacity brings about the larger capacity fading rate.ate.
$LiNi_{0.5-x}Co_{2x}Mn_{0.5-x}O_{2}$ (x = 0, 0.1, 1/6, 1.2, 0.3) were synthesized by the solid-state reaction method. The crystal structure was analyzed by X-ray powder diffraction and Rietveld refinement. $LiNi_{0.5-x}Co_{2x}Mn_{0.5-x}O_{2}$ samples give single phases of hexagonal layered structures with a space group of R-3m for x = 0.1, 1/6, 0.2, and 0.3. The lattice constants of a and c-axis were decreased with the increase in Co contents in samples. The thickness of MO2 slab was decreased and inter-slab distance was increased with the increase in Co contents in $LiNi_{0.5-x}Co_{2x}Mn_{0.5-x}O_{2}$. According to XPS analysis, the valence states of Mn, Co, and Ni in the sample are mainly +4, +3, and +3, respectively. The discharge capacity of 202 mAh/g at 0.1C-rate in the potential range of 4.7 - 3.0 V was obtained in $LiNi_{0.3}Co_{0.4}Mn_{0.3}O_2$ sample, and $LiNi_{0.4}Co_{0.2}Mn_{0.4}O_2$ gives excellent cycle performance in the same potential range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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