• 한국표면공학회지
• /
• 제42권1호
• /
• pp.8-12
• /
• 2009

Electronic structures and chemical bonding of Li-intercalated $LiTiS_2$ and $LiTiO_2$ were investigated by using discrete variational $X{\alpha}$ method as a first-principles molecular-orbital method. ${\alpha}-NaFeO_2$ structure is the equilibrium structure for $LiCoO_2$, which is widely used as a commercial cathode material for lithium secondary battery. The study especially focused on the charge state of Li ions and the magnitude of covalency around Li ions. The average voltage of lithium intercalation was calculated using pseudopotential method and the average intercalation voltage of $LiTiO_2$ was higher than that of $LiTiS_2$. It can be explained by the differences in Mulliken charge of lithium and the bond overlap population between the intercalated Li ions and anions in $LiTiO_2$ as well as $LiTiS_2$. The Mulliken charge, which means the ionicity of Li atom, was approximately 0.12 in $LiTiS_2$ and the bond overlap population (BOP) indicating the covalency between Ti and S was about 0.339. One the other hands, the Mulliken charge of lithium was about 0.79, which means that Li is fully ionized. The BOP, the covalency between Ti and O, was 0.181 in $LiTiO_2$. Because of high ionicity of Li and the weak covalency between Ti and the nearest anion, $LiTiO_2$ has a higher intercalation voltage than that of $LiTiS_2$.

• 한국진공학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.306-313
• /
• 1998

전기적 착색 텅스텐산화물 박막이 전자비임 증착법에 의해 제작되었다. 전자비임에 의한 막의 퇴화에 미치는 영향이 논의되었다. 진공도 $10^{-4}$mbar에서 제작된 막이 사이클 내 구성 시험에 의한 결과, 가장 안정하였다. 황산 수용액에서 막의 퇴화는 진공도에 의존함을 보였다. 막두께는 산화와 환원전류 그리고 광학적 특성에 큰 영향을 미쳤다. 박막들 중에서 두께 5,000$\AA$의 시료가 사이클에 의한 내구성이 가정 안정하였다. 착색과 탈색이 반복되는 동안에 막의 퇴화의 근원은 막속에 이온의 누적 때문이며, 이로인해 산화와 환원전류가 감 소하였다. 티타늄의 양이 약10~15mol% 함유된 텅스텐산화물 박막은 착색과 탈색사이클이 반복되는 동안 최소한의 퇴화가 일어나서 가정 안정하였다. 사이클이 반복되는 동안 최소한 의 막 퇴화의 주 원인은 막속에 리튬이온의 포획위치 개수의 감소에 있었으며 이로인해 막 의 내구성이 증가하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.1-5
• /
• 2006

리튬이온전지용 음극 활물질로 스피넬 구조의 리튬 티탄산화물$(Li_4Ti_5O_{12})$이 졸겔법과 HEBM법으로 제조되었다. 제조된 $Li_4Ti_5O_{12}$의 입자크기 및 결정구조를 확인하기 위하여 X-선 회절분석(XRD), 주사전자현미경(SEM) 및 평균입자분석(PSA)을 수행한 결과 100nm의 균일한 크기의 입자를 확인하였다. 작업전극으로 $Li_4Ti_5O_{12}$를 사용하고 기준전극과 상대전극으로 lithium 호일을 사용하여 전기화학적인 삼상전극 셀을 구성하여 전기화학적인 특성 평가를 한 결과 $1.0\sim2.5V$의 전압 범위에서 고율 충 방전 성능과 0.2C에서 173mAh/g의 용량 특성을 나타내었다. $Li_4Ti_5O_{12}$은 리튬의 삽입과 탈리가 일어나는 동안 구조적인 안정성을 보여주고 있다.

• 전기화학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.16-21
• /
• 2011

리튬이온이차전지용 음극활물질 $Li_4Sn_xTi_{5-x}O_{12}$ 화합물을 high energy ball milling (HEBM)법을 사용하여 제조하였다. $Li_4Ti_5O_{12}$에 $SnO_2$의 첨가량을 달리하여 혼합 제조 후, 열처리를 통하여 합성하였다. 본 연구는 Sn의 첨가물에 따른 $Li_4Ti_5O_{12}$의 전기화학적 성능의 변화를 살펴보고자 하였다. 제조된 시료들의 물리적 특성을 조사하기 위해 XRD, SEM, PSA 등의 분석장비를 사용하였다. 충/방전 시험기를 사용하여 1.0~3.0 V 전압범위에서 제조된 활물질의 충/방전 특성을 알아보았다. 열처리 온도에 따라 합성한 $Li_4Sn_xTi_{5-x}O_{12}$의 구조적 특성과 전기화학적 성능을 볼 때, 합성 열처리 온도는 $800^{\circ}C$가 필요함을 확인하였으며, 합성물질 크기의 분포는 $0.2{\sim}0.6\;{\mu}m$임을 확인하였다. 충/방전 실험을 50 cycle 동안 상온에서 진행하였으며, Sn 첨가조건에 따른 가장 우수한 성능을 나타낸 초기용량은 168 mAh/g으로 측정 되었으며, 1.55 V(Li/$Li^+$) 영역에서 평탄전압을 나타내었다.

• 전기화학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.235-239
• /
• 2010

The $Li_4Ti_5O_{12}$/CNT composite is prepared by ultrasound associated sol-gel method. The prepared composite is characterized by SEM, TEM, XRD and TG analysis, and their electrochemical behaviors are investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and charge-discharge test in 1M $LiBF_4$/PC electrolyte. From the results, it is identified that the $Li_4Ti_5O_{12}$ nanoparticles coated on CNT surface have regular size with around 10~30 nm and spinel-framework structure. At the current rate of 20C, the discharge capacities of $Li_4Ti_5O_{12}$/CNT composites with CNT contents of 15, 30 and 50 wt% are 57, 63 and $48mAhg^{-1}$, respectively, which have similar value. The improved electrochemical behavior of the $Li_4Ti_5O_{12}$/CNT composite electrode is attributed to the addition of CNT with electronic conductivity.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.174-181
• /
• 2018

This study introduces a systematic approach to selecting the internal parameters applied to the equivalent electrical-circuit model (EECM) of a lithium titanium oxide ($Li_4Ti_5O_{12}$; LTO) rechargeable cell. Based on the dynamic characteristic of the cell, a simplified EECM consisting of an open-circuit voltage (OCV), an ohmic resistance, and an RC ladder is fabricated. To select the internal parameters of a simplified EECM, experiments on discharge capacity, OCV, and discharge/charge resistances are performed using hybrid pulse power characterization and direct current internal resistance (DCIR) measurements over the full state-of-charge (SOC) range. The experimental results of the LTO rechargeable cell highlight the importance of correct selection of internal parameters that can reduce EECM errors. This study clearly provides experimental procedures, internal parameters results, and EECM guidelines for adaptive control-based SOC estimation for LTO rechargeable cells.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제1권1호
• /
• pp.63-68
• /
• 2010

The $Li_4Ti_5O_{12}$/AC composite was prepared by sol-gel process with ultrasonication. The prepared composite was characterized by SEM, XRD and TG analysis, and their electrochemical behaviors were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and charge-discharge test in 1M $LiBF_4$/PC electrolyte. From the results, the $Li_4Ti_5O_{12}$ particles coated on AC surface had an average particle size of 100 nm and showed spinel-framework structure. When the potential range of the $Li_4Ti_5O_{12}$/AC composite was extended from 0.1 to 2.5 V, redox peaks and electric double layer property were revealed. The initial discharge capacity of $Li_4Ti_5O_{12}$/AC composite was 218 mAh $g^{-1}$ at 1 C. The enhancement of discharge capacity was attributed to electric double layer of added activated carbon.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권1호
• /
• pp.25-29
• /
• 2012

루타일(rutile) $TiO_2$ 분말의 알칼리 수열합성과 $300{\sim}500^{\circ}C$ 열처리를 통해 $TiO_2$ 나노튜브를 제조하고, 이를 리튬이 차전지의 음극 활물질로 채택하여 그 물성과 전기화학적 특성을 조사하였다. 수열반응 직후의 정제과정에서 불순물인 미세분진을 완전히 제거하여 제조된 $TiO_2$ 나노튜브는 고비표면적과 확연한 나노튜브 결정상을 보였다. 또한 열처리 온도가 증가함에 따라 등방적으로 분산된 나노튜브들이 서로 응집되어 비표면적의 감소를 초래하였다. $300^{\circ}C$ 열처리한 $TiO_2$ 나노튜브가 250 mAh $g^{-1}$의 가장 높은 초기 방전용량을 나타내었으며, 사이클과 고율 특성은 $400^{\circ}C$ 열처리한 시료가 가장 우수한 성능을 보였다.

• 청정기술
• /
• 제20권4호
• /
• pp.433-438
• /
• 2014

전기자동차와 하이브리드 전기자동차에 요구되는 높은 충 방전 속도, 안전성, 대형화에 적합한 충 방전 전지의 개발은 많은 관심을 받고 있다. 스피넬 구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$는 리튬이온이차전지의 음극활물질로 충 방전 시 부피변화가 거의 없기 때문에 수명특성이 뛰어나고, 전해액이 분해되는 전위보다 높은 작동 전압을 갖기 때문에 안정한 장점이 있다. 본 실험에서는 $Li_4Ti_5O_{12}$의 단점인 전기전도성을 향상시키고자 소량의 Ru를 첨가하여 $Li_4Ti_5O_{12}$를 고상법으로 제조하여 테스트하였다. TGA-DTA, XRD, SEM, 충 방전 테스트를 통해 분석을 실시하였다. Ru를 첨가하였을 때 용량은 약간 감소하였지만, 분극현상이 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 Ru를 3%와 4% 첨가하였을 때 높은 전류밀도인 10 C-rate 충 방전에서 용량감소율이 줄었다.

• 대한화학회지
• /
• 제53권1호
• /
• pp.42-50
• /
• 2009

유전율-분광법과 교류 전도도 측정 연구를 망간이 혼입된 층상구조의 $Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_3O_7$에 시도하였다. 373-723K 온도와 100Hz-1MHz 주파수 영역에서 loss 탄젠트 (Tan$\delta$), 상대적 유전율 ($\varepsilon_{r}$) 그리고 교류 전도 도 ($\sigma_{ac}$)의 의존성을 혼입 유도체들에 대하여 조사하였다. 다양한 전도도 메커니즘이 존재하는데 MSLT-1과 MSLT-2의 경우에는 낮은 온도영역에서 전자에 의한 전도도를 보인다. MSLT-3의 경우에는 금지된 층간 이온 전 도도가 전자 전도도와 함께 존재한다. 이러한 층간 이온 전도도는 모든 혼입 유도체들에 대하여 중간 온도 영역에 존재한다. 가장 높은 온도 영역에서는 MSLT-1과 MSLT-2의 경우에는 이온 전도도와 polaron에 의한 전도도가 존재하고 MSLT-3에 대하여는 이온 전도도 만이 존재한다. 망간이 혼입된 층상구조의 $Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_3O_7$에서 Loss 탄젠트 (Tan$\delta$)는 전자 전도도와 쌍극자의 위치, 그리고 공간 전하 분극화에 기인한다. 상대적 유전율의 증가는 층간 에 쌍극자 수의 증가에 기인하고 반면 상대적 유전율의 감소는 높은 혼입율에 따른 누전 전류의 증가에 기인한다.