• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.101-108
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• 2012

본 연구에서는 탄소를 첨가하여 $Li_3V_2(PO_4){_3}$의 낮은 전기전도도를 개선시켜서 고율 방전특성, 충 방전 사이클 특성을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다. 탄소 첨가제로는 글루코스와 CNT (carbon nano tube)를 사용하였으며, 탄소의 첨가 여부와 탄소 원료의 종류에 따라 합성된 $Li_3V_2(PO_4){_3}$의 구조적 그리고 전기화학적 특성에 대해 연구를 하였다. $Li_3V_2(PO_4){_3}$와 $Li_3V_2(PO_4){_3}$/C의 $Li_3V_2(PO_4){_3}$/CNT의 합성방법으로는 고상법을 이용하였다. 합성된 물질을 수소환원방법을 통하여 600, 700, 800, $900^{\circ}C$에서 소성해주었다. 합성된 물질로 양극 집전판을 제작하여 상대전극을 리튬메탈로 한 Coin 2032 cell을 만들어 전기화학적 특성분석을 진행하였다. 전지테스트는 정전류법을 이용하여 3.0~4.8 V까지 충 방전 실험을 하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권2호
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• pp.433-436
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• 2013

Carbon-coated $Li_3V_2(PO_4)_3-LiMnPO_4$ composite cathode materials are first reported in this work, prepared by the mechanochemical process with a complex metal oxide as the precursor and sucrose as the carbon source. X-ray diffraction pattern of the composite material indicates that both olivine $LiMnPO_4$ and monoclinic $Li_3V_2(PO_4)_3$ co-exist. We further investigated the electrochemical properties of our $Li_3V_2(PO_4)_3-LiMnPO_4$ composite cathode materials using galvanostatic charging/discharging tests, where our $Li_3V_2(PO_4)_3-LiMnPO_4$ composite electrode materials exhibit the charge/discharge efficiency of 91.9%, while $Li_3V_2(PO_4)_3$ and $LiMnPO_4$ exhibit the efficiency of 87.7 and 86.7% in the first cycle. The composites display unique electrochemical performances in terms of overvoltage and cycle stability, displaying a reduced gap of 141.6 mV between charge and discharge voltage and 95.0% capacity efficiency after $15^{th}$ cycles.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권5호
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• pp.1491-1494
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• 2011

Lithium vanadium phosphate, $Li_3V_2(PO_4)_3$ was prepared by a simple solid state route. It was found that making a fine powder of $Li_3V_2(PO_4)_3$ by the mechanical milling is very effective for increasing the insertion/extraction of lithium from $Li_3V_2(PO_4)_3$ structure. In charge/discharge test, the ball-milled $Li_3V_2(PO_4)_3$ sample exhibited a higher initial discharge capacity of 174 mAh/g in the voltage range of 3.0-4.8 V, compared with pure $Li_3V_2(PO_4)_3$ sample (152 mAh/g). Furthermore, the ball-milled $Li_3V_2(PO_4)_3$ presented not only higher cycle retention rate after 50 cycles, but also better rate capability compared with pure sample in the whole region (0.1-7 C).

• 한국결정성장학회지
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• 제33권5호
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• pp.167-173
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• 2023

출발원료인 바나듐 산화물을 이용한 Li₃V₂(PO₄)₃를 제조하기 위해 N₂H₄·H₂O를 환원제로 사용하였고 낮은 전기 전도성을 개선하기 위하여 알긴산을 탄소원으로 사용하여 직접 공침법을 통해 단사정계 Li₃V₂(PO₄)₃/C 복합체의 양극 활물질을 합성하여 전기화학 특성을 비교하였다. 구형에 가까운 형상으로 대략 1~2 ㎛의 균일한 입자 크기와 좁은 입도분포를 가지는 Li₃V₂(PO₄)₃을 얻을 수 있었다. 또한 제조한 Li₃V₂(PO₄)₃/C 복합체의 양극 활물질은 Li₃V₂(PO₄)₃ 보다 초기 방전용량의 개선과 안정적으로 용량을 유지하는 사이클 특성이 우수하여 탄소 복합체 형성으로 인해 양극 활물질의 전기화학적 성능이 향상하는 것을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제15권1호
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• pp.27-34
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• 2012

열처리 온도를 $600^{\circ}C$와 $800^{\circ}C$로 다르게 하여 비정질 및 결정질구조의 탄소를 포함하는 $Li_3V_2(PO_4)_3/C$분말을 각각 합성하였으며, 결정성에 따른 리튬 이차전지용 음극으로의 특성을 비교하였다. 결정질 $Li_3V_2(PO_4)_3/C$은 추가반응에 의하여 리튬이 저장되기 때문에 260 mAh $g^{-1}$의 제한된 용량만을 지니고 있음에 비하여, 비정질 $Li_3V_2(PO_4)_3/C$는 3가의 바나듐이 금속상태에 근접할 정도로 가역적으로 반응되어 460 mAh $g^{-1}$의 큰가역용량을 발현함을 확인하였다. 이는 비정질 구조에서 기인하는 특성으로 유연한 구조로 인한 새로운 리튬의 저장공간이 확보되는 것 때문이라 할 수 있다. 또한, 비정질 $Li_3V_2(PO_4)_3/C$는 비정질 구조에 기인하는 선형적인 충방전 곡선을 지니고 있어 정확한 충전심도의 예측이 용이할 뿐만 아니라, 결함구조에서 유발된 리튬이온의 향상된 확산성으로 인하여 우수한 속도 특성도 나타내고 있다.

• 한국재료학회지
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• 제29권9호
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• pp.519-524
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• 2019

Spherical $Li_3V_2(PO_4)_3$ (LVP) and carbon-coated LVP with a monoclinic phase for the cathode materials are synthesized by a hydrothermal method using $N_2H_4$ as the reducing agent and saccharose as the carbon source. The results show that single phase monoclinic LVP without impurity phases such as $LiV(P_2O_7)$, $Li(VO)(PO_4)$ and $Li_3(PO_4)$ can be obtained after calcination at $800^{\circ}C$ for 4 h. SEM and TEM images show that the particle sizes are $0.5{\sim}2{\mu}m$ and the thickness of the amorphous carbon layer is approximately 3~4 nm. CV curves for the test cell are recorded in the potential ranges of 3.0~4.3 V and 3.0~4.8 V at a scan rate of $0.01mV\;s^{-1}$ and at room temperature. At potentials between 3.0 and 4.8 V, the third $Li^+$ ions from the carbon-coated LVP can be completely extracted, at voltages close to 4.51 V. The carbon-coated LVP exhibits an initial specific discharge capacity of $118mAh\;g^{-1}$ in the voltage region of 3.0 to 4.3 V at a current rate of 0.2 C. The results indicate that the reducing agent and carbon source can affect the crystal structure and electrochemical properties of the cathode materials.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.282-290
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• 2020

In this article, we report the effect of blended cathode materials on the performance of all-solid-state lithium-ion batteries (ASLBs) with oxide-based organic/inorganic hybrid electrolytes. LiFePO₄ material is good candidates as cathode material in PEO-based solid electrolytes because of their low operating potential of 3.4 V; however, LiFePO₄ suffers from low electric conductivity and low Li ion diffusion rate across the LiFePO₄/FePO₄ interface. Particularly, monoclinic Li₃V₂(PO₄)₃ (LVP) is a well-known high-power-density cathode material due to its rapid ionic diffusion properties. Therefore, the structure, cycling stability, and rate performance of the blended LiFePO₄/Li₃V₂(PO₄)₃ cathode material in ASLBs with oxidebased inorganic/organic-hybrid electrolytes are investigated by using powder X-ray diffraction analysis, field-emission scanning electron microscopy, Brunauer-Emmett-Teller sorption experiments, electrochemical impedance spectroscopy, and galvanostatic measurements.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제5권4호
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• pp.109-114
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• 2014

The $Li_3V_2(PO_4)_3$/graphene nano-particles composite was successfully synthesized by a facile sol-gel method. The addition of a graphene in $Li_3V_2(PO_4)_3(LVP)$(LVP) showed the high crystallinity and influenced the morphology of the $Li_3V_2(PO_4)_3$ particles observed in X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The LVP/graphene samples were well connected, resulting in fast charge transfer. The effect of the addition graphene nano-particles on electrochemical performance of the materials was investigated. Compared with the pristine LVP, the LVP/graphene composite delivered a higher discharge capacity of $122mAh\;g^{-1}$ at 0.1 C-rate, better rate capability and cyclability in the potential range of 3.0-4.3 V. The electrochemical impedance spectra (EIS) measurement showed the improved electronic conductivity for the LVP/graphene composite, which can ensure the high specific capacity and rate capability.

• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.246-250
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• 2010

In this study, nano-crystallized $Al_2O_3$ was coated on the surface of $LiFePO_4$ powders via a novel dry coating method. The influence of coated $LiFePO_4$ upon electrochemical behavior was discussed. Surface morphology characterization was achieved by transmission electron microscopy (TEM), clearly showing nano-crystallized $Al_2O_3$ on $LiFePO_4$ surfaces. Furthermore, it revealed that the $Al_2O_3$-coated $LiFePO_4$ cathode exhibited a distinct surface morphology. It was also found that the $Al_2O_3$ coating reduces capacity fading especially at high charge/discharge rates. Results from the cyclic voltammogram measurements (2.5-4.2 V) showed a significant decrease in both interfacial resistance and cathode polarization. This behavior implies that $Al_2O_3$ can prevent structural change of $LiFePO_4$ or reaction with the electrolyte on cycling. In addition, the $Al_2O_3$ coated $LiFePO_4$ compound showed highly improved area-specific impedance (ASI), an important measure of battery performance. From the correlation between these characteristics of bare and coated $LiFePO_4$, the role of $Al_2O_3$ coating played on the electrochemical performance of $LiFePO_4$ was probed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.242-246
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• 2017

고온에서 Mn 이온 용출에 의한 성능저하를 보이는 스피넬 결정구조의 $LiMn_2O_4$ 양극 하이브리드 커패시터의 대안으로 열안정성이 높은 올리빈 결정구조의 $LiFePO_4$ 기반 복합양극 소재의 적용가능성을 연구하였다. $LiFePO_4$/활성탄셀을 이용한 1.0~2.3 V의 충 방전을 통한 수명평가에서 상온($25^{\circ}C$) 및 고온($60^{\circ}C$) 조건 모두에서 충 방전 사이클이 진행됨에 따라 음극(활성탄)의 저전압화에 따른 열화로 인한 용량저하 현상이 나타났다. 이의 해결을 위해 50:50 중량비율로 $LiFePO_4/LiMn_2O_4$, $LiFePO_4$/Activated carbon 및 $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ 복합양극을 제조하여 모노셀 충 방전 실험을 수행한 결과, 층상구조의 $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$를 사용한 전극이 안정적인 전압거동을 보였다. 또한, 2.3 V 및 $80^{\circ}C$에서 1,000시간 부하를 통한 고온 안정성 실험에서도 $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ 복합양극이 상용 $LiMn_2O_4$ 양극에 비해 약 2배 가량 높은 방전용량 유지율을 보였다.