Structural and Electrical Characterization of $LiMn_2O_4$ Synthesized by Solid State Reaction

고상 반응법에 의하여 합성된 $LiMn_2O_4$의 구조와 전기적 특성

We have studied structural characterization, electrical charge and discharge, and impedence properties for the $LiMn_2O_4$ synthesized by solid state reaction. From the X-ray diffraction results, diffraction patterns for compounds of the four kinds of $LiMn_2O_4$ compounds were observed to peaks of (111), (311), (004) and (400). Also, Small similar peaks (110), (222) and (313) were observed for sample C1 and C2. Concerning to new peaks of (113) and (331) for the sample C4, we can found that structural transitions were accompanied from C1 and C2 to C4 via C3 structure. A electrical charge and discharge data showed that efficiency of C1 was very poor state and efficiencies of C2 and C3 were about 60-70% of theoretical capacity. But, the C4 showed good charge and discharge properties of more than 70% of theoretical capacity. From the impedence properties for finding the effect of ions and electrons transfer of battery, C2 and C3 of high frequency of real number showed good electrical impedence properties.

고상 반응법에 의하여 합성된 $LiMn_2O_4$를 구조적인 특성과 전기적인 충방전 특성과 임피던스 특성에 대하여 연구하였다. X-선 회절 분석 결과에 의하면 4가지 형태의 화합물 모두가 $LiMn_2O_4$의 주요 회절선인(111), (311), (004)와 (400)이 모두 일치하여 나타났다. C1과 C2는 유사하게 (110), (222) 및 (313)의 회절선이 미소하게 나타났음을 알 수 있었다. C4의 경우는 (113)이나 (331)과 같은 새로운 회절선이 나타난 것으로 보아 C1과 C2의 구조에서 C3의 구조를 거쳐서 C4의 구조로 구조변환이 일어나는 과정임을 알 수 있었다. 전기적인 충방전 특성으로 부터 C1의 경우는 충전 방전 특성이 아주 저하된 상태를 나타내었으며, C2와 C3의 경우는 유사하게 나타났으나, 이들은 이론용량에 60-70%의 범위에 미치는데 그쳤다. 그러나 C4의 경우는 이론 용량의 70% 이상을 나타내는 좋은 충전 방전 특성을 나타냄을 알 수 있었다. 전지의 이온이나 전자 전달의 효과를 알아보기 위하여 임피던스의 특성으로부터 실수부의 파장이 높은 부근에서 형성된 C2과 C3의 경우는 비교적 좋은 특성을 보이고 있음을 알 수 있었다.