• 전기화학회지
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• 제10권4호
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• pp.239-244
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• 2007

산소자리에 치환된 불소가 $Li_{1-x}FeO_2Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8) 양극 활물질에 미치는 영향을 고찰하기 위해 다양한 양의 불소를 치환시킨 $Li_{1-x}FeO_{2-y}F_y-Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8, $0.05{\le}y{\le}0.15$) 양극 활물질을 고상법을 이용하여 합성하였다. 불소 미치환 시료 및 치환양이 0.05와 0.1의 시료의 경우, $1-1.5\;{\mu}m$ 크기의 막대 형상 분말 형태에 50-100 nm정도의 작은 구형 입자들이 주위에 분포되어 있는 형태이었다. 반면, 불소 치환양이 0.15인 시료의 경우, 그 모양이 구형으로 변화되어지며 입자가 급격하게 성장하였다. 합성된 시료를 이용하여 제작된 셀들의 충 방전 수행 결과, $Li/Li_{1-x}FeO_{1.9}F_{0.1}-Li_xMnO_2$ 셀이 163 mAh/g의 가장 높은 초기용량을 보였으며 50 싸이클 후에도 95%의 높은 가역 특성을 보였다. 특히, 활물질내의 불소 치환양이 증가할수록 초기 방전용량도 같이 증가하였으나, 불소이온의 치환양이 일정량을 (y>0.1) 넘는 경우에는 산소 자리에 불소이온이 완전하게 치환되지 못하고 불순물로 존재함으로써 전지의 가역특성을 현저하게 저하시키는 요인으로 작용함을 확인하였다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2003년도 전지기술심포지움
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• pp.1-18
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• 2003

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.774-780
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• 1998

스피넬 구조인 $LiMn_2O_4$의 안정성을 향상시키기 위해서 망간과 비슷한 이온반경을 갖는 여러 가지 금속원소, Mg, Fe, V, W, Cr, Mo들을 일부 치환하였으며 ($LiM_xMn_{2-x}O_4(0.05{\leq}x{\leq}0.02)$), 이 결과 $LiM_xMn_{2-x}O_4$ 정극은 정극물질로 사용할 경우 $LiMn_2O_4$보다 낮은 용량감소를 나타냈다. 그리고 화학확산계수의 측정 결과 $LiMg_{0.05}Mn_{1.9}O_4$와 $LiCr_{0.1}Mn_{1.9}O_4$의 화학확산계수는 $LiMn_2O_4$보다 약 10배 이상 크게 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 $LiMn_2O_4$에 여러 가지 금속원소를 치환시킴으로 구조적인 안정화로 인한 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있었다.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.16-16
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• 2002

The presently commercialized lithium-ion batteries use layer structured LiCoO₂ cathodes. Because of the high cost and toxicity of cobalt, an intensive search for new cathode materials has been underway in recent years. Recently, a concept of a one-to-one solid state mixture of LiNO₂ and LiMnO₂, i.e., Li[Ni/sub 0.5/Mn/sub 0.5/]O₂, was adopted by Ohzuku and Makimura to overcome the disadvantage of LiNiO₂ and LiMnO₂. Li[Ni/sub 0.5/Mn/sub 0.5/]O₂ has the -NaFeO₂ structure, which is characteristic of the layered LiCoO₂ and LiNiO₂ structures and shows excellent cycleability with no indication of spinel formation during electrochemical cycling. Layered Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂ (x = 0.5 and 0.475) materials with high homogeneity and crystallinity were synthesized using a mechanical alloying method. The Li[Ni/sub 0.475/Co/sub 0.05/Mn/sub 0.475/]O₂ electrode delivers a high discharge capacity of 187 mAh/g between 2.8 and 4.6 V at a high current density of 0.3 mA/㎠(30 mA/g) with excellent cycleability. The charge/discharge and differential capacity vs. voltage studies of the Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂ (x = 0.5 and 0.475) materials showed only one redox peak up to 50 cycles, which indicates that structural phase transitions are not occurred during electrochemical cycling. The magnitude of the diffusion coefficients of lithium ions for Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂(x = 0.5 and 0.475) are around 10/sup -9/ ㎠/s measured by the galvanostatic intermittent titration technique (GITT).

• 전기화학회지
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• 제11권3호
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• pp.197-210
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• 2008

리튬이차전지용 양극재는 전지 성능발전과 더불어 다양하게 발전되어 왔다. 처음으로 채용된 $LiCoO_2$는 초기의 부족한 성능을 도핑이나 표면개질이라는 기술을 채용하여 지속적인 발전을 거듭하면서 최근 4.3V에 가까운 충전전압에서도 적용 가능하게 되었다. 한편으로 응용기기가 복잡해지면서 요구되는 특성도 한층 강화되었다. 높은 작동전압 뿐만 아니라 고용량이 요구되면서 새로운 재료에 대한 연구개발이 시작되었고, 그 중에서도 ${LiNi}_{1-x}{M_xO_2}$, $Li[Ni_{x}Mn_{y}Co_{z}]O_{2}$, $Li[{Ni}_{1/2}{Mn}_{1/2}]O_{2}$등 다양한 재료들이 개발되기에 이르렀다. 최근에는 고유가에 따라 전기자동차용 개발이활발해지면서 고안전성의 새로운 재료가 필요하게 되었고, 이러한 요구에 수렴하여 ${LiMn_2}{O_4}$, $LiFePO_4$와 같은 안전성이 매우 우수한 재료가 개발되었다. 향 후 양극재 부분은 이외에도 다양한 상들이 고용량과 동시에 안전성이 뛰어난 고용체를 이루고 있는 복합체 양극재를 비롯하여 다양한 재료들이 개발될 것으로 여겨진다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권3호
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• pp.306-311
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• 2016

Li-air batteries have received much attention due to their superior theoretical energy density. However, their sluggish kinetics on the cathode side is considered the main barrier to high performance. The rational design of electrode catalysts with high activity is therefore an important challenge. To solve this issue, we performed density functional theory (DFT) calculations to analyze the adsorption behavior of the $LiO_2$ molecule, which is considered to be a key intermediate in both the Li-oxygen reduction reaction (ORR) and the evolution reaction (OER). Specifically, to use the activity descriptor approach, the $LiO_2$ adsorption energy, which has previously been demonstrated to be a reliable descriptor of the cathode reaction in Li-air batteries, was calculated on $LaB_{1-x}B^{\prime}_xO_3$(001) (B, B' = Mn, Fe, Co, and Ni, x = 0.0, 0.5). Our fast screening results showed that $LaMnO_3$, $LaMn_{0.5}Fe_{0.5}O_3$, or $LaFeO_3$ would be good candidate catalysts. We believe that our results will provide a way to more efficiently develop new cathode materials for Li-air batteries.

• 전기화학회지
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• 제7권1호
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• pp.1-8
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• 2004

This paper deals with the recent development of high-voltage cathode materials of mono- and di- metal ions substituted spinel $LiMn_2O_4$ for lithium batteries. $LiCu_xMn_{2-x}O_4(0{\leq}x{\leq}0.5)$ shows reversible intercalation/deintercalation in two potential regions, $3.9\~43\;and\;4.8-5.0V$ and stable electrochemical cycling behavior but with low capacity. $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ obtained by a sol-gel process delivers a capacity of 127mAh $g^{-1}$ on the first cycle and sustains a value of 124 mAh $g^{-1}$ even after the 60th cycle. The $Li_xCr_yMn_{2-y}O_4(0{\leq}x{\leq}0.5)$ solid-solutions exhibit enhanced specific capacity, larger average voltage, and improved cycling behaviors for low Cr content. $LiCr_yMn_{2-y}O_4$ presents a reversible Li deintercalation process at 4.9V, whose capacity is proportional to the Cr content in the range of $0.25{\leq}x{\leq}0.5$ and delivers higher capacities. $LiM_yCr_{0.5-y}Mn_{1.5}O_4(M=Fe\;or\;Al)$ shows that the capacity retention is lowered compared with lithium manganate. The cumulative capacities obtainable with Al-substitutted materials are less than those with Fe-substituted materials. $LiCr_xNi_{0.5-x}Mn_{1.5}O_4(x=0.1)$ delivers a high initial capacity of 1$152mAh\;g^{-1}$ with excellent cycleability.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권1호
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• pp.89-94
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• 2013

Layered $Li_{1+x}(Mn_{0.4}Ni_{0.4}Fe_{0.2})_{1-x}O_2$ (0 < x < 0.3) solid solutions were synthesized using solgel method with adipic acid as chelating agent. Structural and electrochemical properties of the prepared powders were examined by means of X-ray diffraction, Scanning electron microscopy and galvanostatic charge/discharge cycling. All powders had a phase-pure layered structure with $R\bar{3}m$ space group. The morphological studies confirmed that the size of the particles increased at higher x content. The charge-discharge profiles of the solid solution against lithium using 1 M $LiPF_6$ in EC/DMC as electrolyte revealed that the discharge capacity increases with increasing lithium content at the 3a sites. Among the cells, $Li_{1.2}(Mn_{0.32}Ni_{0.32}Fe_{0.16})O_2$ (x = 0.2)/$Li^+$ exhibits a good electrochemical property with maximum initial capacity of 160 $mAhg^{-1}$ between 2-4.5 V at 0.1 $mAcm^{-2}$ current density and the capacity retention after 25 cycles was 92%. Whereas, the cell fabricated with x = 0.3 sample showed continuous capacity fading due to the formation of spinel like structure during the subsequent cycling. The preparation of solid solutions based on $LiNiO_2-LiFeO_2-Li_2MnO_3$ has improved the properties of its end members.

• 공업화학
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• 제21권5호
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• pp.590-592
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• 2010

본 연구에서는 리튬 2차 전지의 양극물질 중 하나인 Li-Mn spinel ($LiMn_2O_4$)을 합성하기 위해 전구체로 K-Birnessite ($K_xMnO_2{\cdot}{yH_2O}$)를 이용하였다. K-Birnessite는 과망간산칼륨[$KMnO_4$]과 우레아[$CO(NH_2)_2$]를 사용하여 수열합성법으로 합성하였고, K-Birnessite와 LiOH를 수열 반응시켜 Li-Mn spinel 나노입자를 제조하였다. 리튬함량에 따른 Li-Mn spinel 의 구조 및 형상 변화와 전기화학적 특성에 대한 경향성을 알아보기 위해 LiOH와 K-Birnessite의 몰 비를 조절하여 Li-Mn spinel를 합성하였다. 합성된 분말은 X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), thermogravimetry (TG)를 이용하여 물질의 구조 및 형상을 분석하였고, 정전류법으로 양극재의 용량과 율 특성을 비교 분석하였다. 그 결과 LiOH/K-Birnessite의 몰 비가 0.8일 때 가장 큰 용량($117\;mAhg^{-1}$)을 나타냈고, 몰 비가 증가할수록 Li-Mn spinel 중 리튬함량이 증가하여 용량은 감소하였으나, 입자크기는 작아져서 율 특성은 점점 향상되는 경향을 보였다.

• 한국자기학회지
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• 제22권1호
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• pp.15-18
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• 2012

Olivine 구조인 $LiFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ 분말 시료를 직접합성법(solid state method) 으로 제조하였으며, 결정학적 및 자기적 특성을 x-선 회절(x-ray diffractometer), 초전도 양자 간섭계(superconducting quantum interference devices) 및 뫼스바우어 분광(M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopy) 실험을 이용하여 연구하였다. $LiFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ 시료의 결정구조는 공간그룹이 Pnma인 orthorhombic 구조임을 Rietveld 정련법으로 분석하였다. $LiFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ 시료의 닐온도 (N$\acute{e}$el temperature; $T_N$)는 50 K으로 나타내었고 닐온도에서 자기 상전이가 일어나는 것을 초전도 양자 간섭계 실험을 통하여 확인하였다. Fe(Mn)-O 이온간 거리를 분석하여 $FeO_6(MnO_6)$ 팔면체 구조가 비대칭임을 확인하였고 그 구조로 인하여 강한 결정장에 영향을 받으며, 닐온도 이상에서 자기 2중극자 상호작용은 사라지고, 강한 결정장에 의한 전기 4중극자 작용만이 존재하여 두 개의 흡수선이 나타나는 것을 뫼스바우어 분광 실험을 통하여 분석하였다.