A Study on the Electrochemical Properties of LiNi0.8Co0.2-xMxO2[M=Al] Cathode Materials Prepared by Sol-Gel Method

The $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ has shown outstanding electrochemical properties. The microstructure of $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ cathode was investigated by using TEM (transmission electron microscopy) and X-ray diffraction techniques. The $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ was produced by sol-gel method to synthesize fine particles less than $1{\mu}m$ in the average diameter. In this study, emphasis was given to the examination and interpretation of the microstructural change during charge-discharge cycling experiments, which appeared to be one of the main causes of early degradation of rechargeable batteries. Results showed that the $1{\mu}m$ cathode produced by sol-gel method had high reversible capacity and excellent cycling stability due to its homogeneous distribution of Ni and Co cations on u atomic scale. In particular, the $1{\mu}m$ cathode did not show severe strain induced structural defects or cubic spinel disordering during cycling experiments, which had been observed in the conventional $LiCoO_2$ cathode. The $LiNi_{0.8}Co_{0.2-x}M_x[M=Al]$ compounds show good reversibility but low discharge capacity.

졸-겔법에 의해 제조된 정극 활물질 LiNi0.8Co0.2-xMxO2[M=Al]의 전기화학적 특성

우수한 전기화학적 특성을 갖는 $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ 정극 활물질을 평균 $1{\mu}m$ 이하의 균일한 입자 분포를 얻을 수 있는 액상 반응법의 하나인 졸겔법을 이용하여 제조하였다. 제조된 $LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$를 X선 회절과 TEM(transmission electron microscopy)분석을 통하여 미세구조를 분석하였다. 충방전 실험전과 실험후의 미세구조의 변화에 중점을 주어 실험하였으며, 그 결과 졸겔법으로 제조된$LiN_{0.8}Co_{0.2}O_2$ 정극 활물질은 높은 가역 용량을 가지며 뛰어난 싸이클 특성을 가지고 있다 이는 졸겔법으로 제소함으로 인하여 Ni과 Co양이온의 균일한 화학조성을 가지고 있기 때문이라 생각된다. 특히 $LiCoO_2$에서 관찰되었던 cubic spinel disordering과 심각한 구조적 결함이 관찰되지 않았다. 또한 Al 치환으로 인하여 싸이클 특성을 좋아졌지만 용량은 감소하였다.