The Effect Of Si Doping On the Electrochemical Characteristics Of $LiNi_xMn_yCo_{(1-x-y)}O_2$

리튬 2차전지용 양극활물질 $LiNi_xMn_yCo_{(1-x-y)}O_2$의 Si첨가에 의한 특성 변화

새로운 리튬 2차전지용 양극활물질인 Li[NiMnCo]O2를 간단히 합성할 수 있는 방법과 Si의 doping에 의해 그 특성을 향상하였다. 원하는 당량비의 Li, Ni, Co, Mn의 nitrate를 고순도의 에탄올에 용해하고 여기에 Si의 원료물질로서 poly(methyl phenyl siloxane)을 원하는 양(전체 전이금속 이온의 $2{\sim}10\;mol%$)만큼 첨가한 후 약 30분 정도 교반하였다. 이 용액을 약 $70{\sim}80^{\circ}C$ 정도의 온도에서 고점도의 진흙 상태가 될 정도로 가열하고 $450{\sim}500^{\circ}C$의 온도에서 약 5시간 정도 열처리 하여 유기물이 없는 상태의 전구체를 제조하였다. 이 전구체를 분말형태로 분쇄하고 $600{\sim}650^{\circ}C$ 정도의 온도에서 3시간, $900{\sim}950^{\circ}C$ 정도의 온도에서 5시간 연속적으로 열처리 하여 최종 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 활물질은 175mAh/g 정도의 높은 비용량을 나타내었으며 4.5V 충전 조건에도 우수한 수명특성을 나타내었다. Si이 doping되지 않은 활물질에 비해 Si이 doping된 물질은 율특성, 수명특성에서 보다 우수한 특성을 나타내었는데 이것은 층상구조 활물질의 격자상수 증가와 impedance 증가 억제에 기인한 것으로 분석되었다.