Improvement of Electrochemical Performance of LiFePO4 by Carbon Coating and Morphology Control into Porous Structure

In this study, the method to improve the electrochemical performance of $LiFePO_4$ by carbon coating and morphology control into porous structure was studied. The synthesis of $LiFePO_4$ was done by coprecipitation method by two step procedure. In the first step $FePO_4$ precursor was synthesized by coprecipitation method, followed by impregnation of lithium into the precursor at $750^{\circ}C$. The carbon coating was done by both physical and chemical coating processes. Using the physical coating process, the amount of coating layer was 6% and the capacity achieved was 125 mAh/g. In case of chemical coating process, the active material delivered 130~140 mAh/g, which is about 40% improvement of delivered capacity compared to uncoated $LiFePO_4$. For the morphology control into porous structure, we added nano particles of $Al_2O_3$ or $SiO_2$ into the active materials and formed the nanocomposite of ($Al_2O_3$ or $SiO_2$)/$LiFePO_4$. Between them, $SiO_2/LiFePO_4$ porous nanocomposite showed larger capacity of 132 mAh/g.

LiFePO4/C의 carbon coating 방법 및 다공성 구조 형성에 의한 전기화학적 특성 개선

본 연구에서는 리튬이온 이차전지 양극 활물질로 사용되는 $LiFePO_4$ 활물질을 이용하여 전지를 제조한 후 그 특성들을 평가하였다. 공침법을 이용하여 $FePO_4$ 전구체를 합성한 후 생성된 전구체에 리튬을 합성시키며, 열처리를 통하여 활물질을 생성시킨다. 열처리 온도에 의한 결과 중 $750^{\circ}C$에서의 결과가 가장 우수함을 확인하였으며 전도성을 확보하기 위하여 카본을 코팅하는 방법을 물리적 코팅 방식과 화학적 코팅방법으로 나누어 실험하였으며 물리적 카본 코팅의 결과 6wt%를 코팅했을 때 125 mAh/g의 용량을 보였으며 화학적 코팅에서는 코팅하지 않은 기본 활물질 보다 약 40%의 성능향상을 보여 130~140 mAh/g 대의 활물질 용량을 보였다. 다공성 구조체를 형성하기 위하여 nanocomposite을 투입한 실험에서는 $Al_2O_3$를 첨가한 활물질이 porous 형태의 구조체를 형성하고 $SiO_2$을 첨가한 활물질 보다 132 mAh/g의 용량으로 우수함을 알 수 있었다.