This paper investigates how various concentrations of lithium ion influence on crystallization of MgO in thin films formed by spin coating and an the discharge characteristic in a flat fluorescent lamp structure. The XRD results indicate $Li^+$ ion enhances the growth of MgO crystal in a spin coated thin film. The discharge property with the $Li^+$ ion doped MgO films show the lithium ion in MgO film clearly reduce the initial discharge voltages of test devices. Interestingly, the test panels with various doped MgO film have somewhat higher static memory margin of than that of pure-MgO owing probably to the pore structure of spin coated MgO films. The CL spectra, which confirm that the doping creates defects energy levels in the band gap of MgO, show the $F^+$ center is the main defects in doped MgO films.
We report the discovery of Li-rich $Li_{1+x}[(Ni_{0.225}Co_{0.15}Mn_{0.625})_{1-y}V_y]O_2$ as a cathode material for rechargeable lithium-ion batteries in which a small amount of tetravalent vanadium ($V^{4+}$) is selectively and completely incorporated into the manganese sites in the lattice structure. The unwanted oxidation of vanadium to form a $V_2O_5-like$ secondary phase during high-temperature crystallization is prevented by uniformly dispersing the vanadium ions in coprecipitated $[(Ni_{0.225}Co_{0.15}Mn_{0.625})_{1-y}V_y](OH)_2$ particles. Upon doping with $V^{4+}$ ions, the initial discharge capacity (>$275mA\;h\;g^{-1}$), capacity retention, and voltage decay characteristics of the Li-rich layered oxides are improved significantly in comparison with those of the conventional undoped counterpart.
MinWook, Pin;Beom Tak, Na;Tae Eun, Hong;Youngjin, Kim
Journal of Industrial Technology
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v.42
no.1
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pp.7-12
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2022
High nickel layered oxide cathodes are gaining increasing attention for lithium-ion batteries due to their higher energy density and lower cost compared to LiCoO2. However, they suffer from the formation of residual lithium on the surface in the form of LiOH and Li2CO3 on exposure to ambient air. The residual lithium causes notorious issues, such as slurry gelation during electrode preparation and gas evolution during cell cycling. In this review, we investigate the residual lithium issues through its impact on cathode slurry instability based on deformed polyvinylidene fluoride (PVdF) as well as its formation and reduction mechanism in terms of inherently off-stoichiometric synthesis of high nickel cathodes. Additionally, new analysis method with anhydrous methanol was introduced to exclude Li+/H+ exchange effect during sample preparation with distilled water. We hope that this review would contribute to encouraging the academic efforts to consider practical aspects and mitigation in global high-energy-density lithium-ion battery manufacturers.
$LiCoO_2$ powder was synthesized in an aqueous solution by a sol-gel method and used as a cathode active material for a lithium ion rechargeable battery. The layered $LiCoO_2$ powders were prepared by igniting in air for 12 hrs at 600 ℃ $(600-LiCoO_2)$ and 850 ℃ $(850-LiCoO_2)$. The structure of the $LiCoO_2$ powder was assigned to the space group R bar 3 m (lattice parameters a=2.814 Å and c=14.04Å). The SEM pictures of $600-LiCoO_2$ revealed homogeneous and fine particles of about 1 μm in diameter. Cyclic voltammograms (CVs) of $600-LiCoO_2$ electrode displayed a set of redox peaks at 3.80/4.05 V due to the intercalation/deintercalation of the lithium ions into/out of the $LiCoO_2$ structure. CVs for the $850-LiCoO_2$ electrode had a major set of redox peaks at 3.88/4.13 V, and two small set of redox peaks at 4.18/4.42 V and 4.05/4.25 V due to phase transitions. The initial charge-discharge capacity was 156-132 mAh/g for the $600-LiCoO_2$ electrode and 158-131 mAh/g for the $850-LiCoO_2$ electrode at the current density of 0.2 mA/cm2. The cycleability of the cell consisting of the $600-LiCoO_2$ electrode was better than that of the $850-LiCoO_2$. The diffusion coefficient of the $Li^+$ ion in the $600-LiCoO_2$ electrode was calculated as $4.6{\times}10^{-8}\; cm^2/sec$.
As a basic study for cathode materials of {{{{ { {LiMn }_{2 }O }_{4 } }}-based lithium-ion secondary batteries Li({{{{ { { { {Mn }_{1-$\delta$ }Nb }_{$\delta$} )}_{2 }O }_{4 } }} ($\delta$=0.05, 0.1, 0.2) materials which Nb is substituted for Mn were synthesized by the solid state reaction at 80$0^{\circ}C$ and 110$0^{\circ}C$ respectively. The second phase {{{{ { LiNbO}_{3 } }} appeared above $\delta$=0.1 As the result of im-pedance analysis as the amount of substituted Nb increased the resistivity of grain boundary increased greatly. Compared to undoped-{{{{ { {LiMn }_{2 }O }_{4 } }} the electrical conductivity of Li({{{{ { { { {Mn }_{1-$\delta$ }Nb }_{$\delta$} )}_{2 }O }_{4 } }} decreased slightly but is charging capacity and potential plateau increased.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.15
no.6
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pp.320-323
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2014
Ga-doped $LiFePO_4$ cathode materials were synthesized using a hydrothermal method. The microstructural characteristics and electrochemical performances were systematically investigated using field emission scanning electron microscopy, high-resolution X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, charge-discharge cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy. Among the as-prepared samples, $LiFe_{0.96}Ga_{0.04}PO_4$ demonstrates the best electrochemical properties in terms of discharge capacity, electrochemical reversibility, and cycling performance with an initial discharge capacity of $125mAh\;g^{-1}$ and high lithium ion diffusion coefficient of $1.38{\times}10^{-14}cm^2s^{-1}$ (whereas for $LiFePO_4$, these were $113mAh\;g^{-1}$ and $8.09{\times}10^{-15}cm^2\;s^{-1}$, respectively). The improved electrochemical performance can be attributed to the facilitation of Li+ ion effective diffusion induced by $Ga^{3+}$ substitution.
Jung, Yoon-S.;Cavanagh, Andrew S.;Dillon, Anne C.;Groner, Markus D.;George, Steven M.;Lee, Se-Hee
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.47
no.1
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pp.61-65
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2010
Ultrathin atomic layer deposition (ALD) coatings were found to enhance the performance of lithium-ion batteries (LIBs). Previous studies have demonstrated that $LiCoO_2$ cathode powders coated with metal oxides with thicknesses of $\sim100-1000{\AA}$ grown using wet chemical techniques improved LIB performance. In this study, $LiCoO_2$ powders were coated with conformal $Al_2O_3$ ALD films with thicknesses of only $\sim3-4{\AA}$ established using 2 ALD cycles. The coated $LiCoO_2$ powders exhibited a capacity retention of 89% after 120 charge-discharge cycles in the 3.3~4.5 V (vs. $Li/Li^+$) range. In contrast, the bare $LiCoO_2$ powders displayed only a 45% capacity retention. This dramatic improvement may result from the ultrathin $Al_2O_3$ ALD film acting to minimize Co dissolution or to reduce surface electrolyte reactions.
Electrochemical properties of the Al current collector being used in lithium ion batteries have been studied in the 4 different aprotic electrolytes(1 M $LiBF_4$ EC : DMC, 1 M $LiBF_4$ EC : EMC. 1 M $LiPF_6$ EC : DMC. 1 M $LiPF_6$ EC : EMC) employing cyclic voltammetry and impedance measurement. Al electrode showed a wide range of the electrochemical window(0.5~4.1 V vs. $Li/Li^{+}$). However, solid interfacial materials has been formed on the Al surface due to reduction of impurities($H_2O$, $O_2$, etc), lithium salts, and electrolytes at low applied potentials, and aluminum oxides in the highly oxidizing potential as well. Especially, Al current collector was susceptible to localized in consequence of impurities in electrolytes.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.277-278
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2008
Orthorhombic $LiMnO_2$(o-$LiMnO_2$) has attracted public attentions as a cathode materials of Lithium ion battery because it has low cost and high theoretical discharge capacity of 285mAh $g^{-1}$. In our study, o-$LiMnO_2$ is synthesized by quenching method. To verify their phase structure, X-ray diffraction is accomplished. Test cells are assembled to check electrochemical characteristics using acquired o-$LiMnO_2$ cathode and carbon anode. Charge/Discharge cycling was carried out for 50cycles. And impedance was measured at 1, 2, 5, 10, 30, 50cycle. During cycle test, the max discharge capacity was recorded 139mAh $g^{-1}$ at 10cycle.
Kim, Min-Kun;Kim, Jin;Yu, Seung-Ho;Mun, Junyoung;Sung, Yung-Eun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.10
no.2
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pp.223-230
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2019
A facile method for surface coating with $Li_2TiF_6$ which has a high lithium-ion conductivity, on $LiMn_2O_4$ spinel cathode material for high performance lithium ion batteries. The surface coating is performed by using a co-precipitation method with $Li_2CO_3$ powder and $H_2TiF_6$ solution under room temperature and atmospheric pressure without special equipment. Total coating amount of $Li_2TiF_6$ is carefully controlled from 0 to 10 wt.% based on the active material of $LiMn_2O_4$. They are evaluated by a systematic combination of analyses comprising with XRD, SEM, TEM and ICP. It is found that the surface modification of $Li_2TiF_6$ is very beneficial to high cycle life and excellent rate capability by reducing surface failure and supporting lithium ions transportation on the surface. The best coating condition is found to have a high cycle life of $103mAh\;g^{-1}$ at the 100th cycle and a rate capability of $102.9mAh\;g^{-1}$ under 20 C. The detail electrochemical behaviors are investigated by AC impedance and galvanostatic charge and discharge test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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