Electrochemical Properties of Spinel LiMn2O4 Prepared Through Different Synthesis Routes

In order to investigate the effects of particle size and specific surface area(BET area) of spinel powder, $LiMn_2O_4$ were synthesized using metal oxide precursor by co-precipitation method(CoP) and solid state reaction (SSR) .X-ray diffraction(XRD) patterns revealed that the both prepared powder has a well developed spinel structure with Fd3m space group. The $LiMn_2O_4$ prepared by co-precipitation showed spherical morphology with narrow size distribution. However, the $LiMn_2O_4$ prepared by solid state reaction showed relatively smaller particles with irregular shape. The measured BET areas of the powers are $0.8m^2g^{-1}$ (CoP) and $3.6m^2g^{-1}$(SSR). The electrochemical performance of the Prepared $LiMn_2O_4$ powders was evaluated using coin type cells(CR2032) at elevated temperature ($55^{\circ}C$). The $LiMn_2O_4$ prepared by co-precipitation showed the better cycling performance(82.3%capacity retention at $50^{th}$ cycle) than that of the $LiMn_2O_4$(68.3%) prepared by solid state reaction at elevated temperature.

스피넬형 양극활물질 LiMn2O4의 합성방법에 따른 전기화학적 특성 비교

리튬이온전지의 스피넬형 양극활물질 $LiMn_2O_4$의 입자 크기 및 비표면적의 전기화학 특성상의 영향을 고찰하기 위하여 스피넬 물질을 공침법과 고상법에 의해 합성되었다. X-선 회절분석을 통하여 합성된 두 물질 모두 Fd3m space group을 갖는 스피넬 구조가 형성된 것을 확인하였다. 공침법을 사용하여 얻은 물질은 상대적으로 높은 충진 밀도와 균일한 입도 분포를 갖는 구형의 분말이었다. 그러나 고상법을 사용하여 얻은 활물질은 비교적 입자 크기가 작고 넓은 입도분포를 나타내었다. 측정된 두 물질의 비표면적(BET)은 각각 $0.8m^2g^{-1}$(공침법)과 $3.6m^2g^{-1}$(고상법)로 큰 차이를 보였다. 두 물질의 전기화학적 특성을 평가하기 위하여 코인타입(CR2032)전지를 제작하여 고온($55^{\circ}C$)에서 충 방전테스트를 하였다. 공침법으로 합성된 물질의 고온에서 방전용량 유지율은 50사이클 이후 고상법으로 합성된 물질의 68.3% 보다 14% 향상된 82.3%로 향상된 방전용량 유지율을 보였다.