Effect of $Al^{3+}$ Dopant on the Electrochemical Characteristics Of Spinel-type $Li_{4}Ti_{5}O_{12}$

스피넬형 $Li_{4}Ti_{5}O_{12}$ 음극물질의 $Al^{3+}$ 첨가에 의한 전기화학적 성능 변화

The effect of the addition of $Al^{3+}$ dopant on the electrochemical characteristics of $Li_{4}Ti_{5}O_{12}$ was investigated. $Li_{4}Ti_{5}O_{12}$ is known as a 2ero-strain material, and $Li_{3.95}Al_{0.15}Ti_{4.9}O_{12}$ has been manufactured by solid-state reaction with high energy ball milling (HEBM). The samples were heated at 800, 900 and $1000^{\circ}C$ in electric furnace. The structural and surface structures were measured by XRD (X-ray diffraction) and SEM (scanning electron microscopy). Cut-off voltage of charge/discharge cycles was $1.0{\sim}3.0 V$ to investigate reversible capacity, cycle stability and plateau voltage. The reversible capacity of $Li_{3.95}Al_{0.15}Ti_{4.9}O_{12}$ was 138 mAh/g.

본 연구에서는 첨가물이 전기화학적 성능에 미치는 효과를 알아보기 위해 실험변수로서 첨가물 $Al^{3+}$를 사용하였다. Zero-strain 삽입 혼합물로 알려진 $Li_{4}Ti_{5]O_{12}$에 $Al^{3+}$가 첨가된 $Li_{3.95}Al_{0.15}Ti_{4.9}O_{12}$를 high energy ball milling (HEBM)을 사용하여 고상반응으로 제조한 후에, $800,\;900,\;1000^{\circ}C$에서 열처리하여 시료를 제조하였다. 합성물질의 구조적 특성과 입자의 표면분석을 하기 위해 XRD (X-ray diffraction)와 SEM (scanning electron microscopy)을 사용하였으며, 이때의 입자의 분포는 대략 $0.2{\sim}0.6\;{\mu}m$ 정도로 측정되었다. 충/방전 실험은 $1.0{\sim}3.0 V$에서 하였으며, 가역용량, 사이클 안정성, 평탄 전압 등을 알아보았다. $Li_{3.95}Al_{0.15}Ti_{4.9}O_{12}$의 충방전 용량은 138 mAh/g이었다.