Synthesis and Characterization of Li-Graphite intercalation Compounds

리튬-흑연 층간 화합물의 합성 및 특성

Li-GICs as a high performance energy storager were synthesized as a function of the Li content by the admixture and add-pressure method. The characteristics of these prepared compounds have been determined from the studies by X-ray diffraction, UV-VIS spectrometry and CHN analysis. It follows from the results of X-ray diffraction that the lower-stage intercalation compounds are formed as the Li contents increase, however the mixed stages in these compounds are also observed. In the case of the $Li_{40wt%}$, the compound with the structure of stage 1 has been predominently, but the structure of only stage 1 is not obtained. The $d_{001}$ value of stage 1 was determined to be ca. $3.70{\AA}$. An analysis of spectrometric data shows that each of the compounds gives distingushible energy state spectra. It is seen from the spectra that the positions of $R_{min}$ values, with increase in the Li contents, are shifted in the region of higher energy state. Such a result can be attributed to the formation of stable stages. The results of CHN analysis allow us to find the mixing state related to chemical compositions of the intercalated compounds and the superiority to admixture and add-pressure method. From the results determined, it reveals that $Li_{10wt%}$-GIC and $Li_{20wt%}$-GIC can be utilized for an anode of rechargable battery.

고성능 에너지 저장제로 사용되는 Li-GICs(Lithium-Graphite Intercalation Compounds)를 혼합 가압법에 의하여 Li의 함유량에 따라 합성하였다. 이들 합성된 화합물을 X-선 회절법, UV/VIS 분광학적 분석법 및 CHN 분석법을 이용하여 화합물의 특성을 알아 보았다. X-선 회절 분석 결과에 의하며 리튬의 함유량이 증가함에 따라 낮은 stage가 관찰되었으나, 이들 화합물이 혼재된 stage를 가지고 있음을 알 수 있었다. $Li_{40wt%}$의 경우 지배적으로 stage 1의 구조가 나타났지만 순수한 stage 1의 화합물은 얻을 수가 없었다. stage 1의 화합물이 가지는 $d_{001}$값은 약 $3.70{\AA}$을 나타내었다. 분광학적 분석결과에 의하면 각각의 화합물들은 뚜렷한 에너지 스펙트럼을 나타내었고, 이들 곡선으로부터 $R_{min}$에 최저값의 형성이 리튬의 함량이 증가함에 따라 높은 에너지쪽에서 형성되었음을 알 수 있다. 이러한 결과는 안정한 stage의 형성을 나타내 주고 있다. 원소분석기에 의한 결과를 이용하여 Li-GICs의 화학적인 구성과 관련하여 혼합된 상태를 알 수 있었으며, 혼합 가압법의 우수성을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 $Li_{10wt%}$-GIC와 $Li_{20wt%}$-GIC의 경우는 2차 전지의 양극에서의 이용 가능성을 제시하여 주고 있다.