• 한국자기공명학회:학술대회논문집
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• 한국자기공명학회 2002년도 International Symposium on Magnetic Resonance
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• pp.85-85
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• 2002

Lithiated transition metal oxides such as LiMn2O4, Lil-xMnO$_2$, LiNiO$_2$, LiCoO$_2$, and their solid solution phases are used as cathode materials for lithium rechargeable batteries. We prepared the cathode materials using a novel eutectic self-mixing method without any artificial mixing procedures. This method provides an extraordinarily simple way to make the cathode materials, and it is possible to prepare at very low temperature such as 25$0^{\circ}C$. Furthermore, the cathode materials produced have discharge capacities that are much better than cathode materials prepared by previously reported synthetic methods. The spontaneous and homogeneous mixing is verified by $^{7}$ Li magic-angle-spinning (MAS) NMR spectroscopy.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권4호
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• pp.306-315
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• 2016

Amorphous vanadium titanates (aVTOs) are examined for use as a negative electrode in lithium-ion batteries. These amorphous mixed oxides are synthesized in nanosized particles (<100 nm) and flocculated to form secondary particles. The $V^{5+}$ ions in aVTO are found to occupy tetrahedral sites, whereas the $Ti^{4+}$ ions show fivefold coordination. Both are uniformly dispersed at the atomic scale in the amorphous oxide matrix, which has abundant structural defects. The first reversible capacity of an aVTO electrode ($295mAhg^{-1}$) is larger than that observed for a physically mixed electrode (1:2 $aV_2O_5$ | $aTiO_2$, $245mAhg^{-1}$). The discrepancy seems to be due to the unique four-coordinated $V^{5+}$ ions in aVTO, which either are more electron-accepting or generate more structural defects that serve as $Li^+$ storage sites. Coin-type Li/aVTO cells show a large irreversible capacity in the first cycle. When they are prepared under nitrogen (aVTO-N), the population of surface hydroxyl groups is greatly reduced. These groups irreversibly produce highly resistive inorganic compounds (LiOH and $Li_2O$), leading to increased irreversible capacity and electrode resistance. As a result, the material prepared under nitrogen shows higher Coulombic efficiency and rate capability.

• 한국세라믹학회지
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• 제36권2호
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• pp.172-177
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• 1999

흑연 및 카본재료는 알칼리 금속을 intercalation/de-intercalation 시킬수 있는 특성을 지니고 있으며, 또한 Li-intercalated carbon의 화학 potential이 Li 금속에 가까운 낮은 값을 지닌 특성으로 리튬 이차전지의 anode 전극재료로서 널리 쓰일 가능성이 매우 크다. 본 연구에서는 카본재료 중 mesocarbon microbeads (MCMB)를 리튬 이차전지의 anode 전극재료로 사용하여 전지반응을 수행하고, 전극의 충.방 전 특성과 전극계면 반응특성에 대하여 연구하였다. 즉, Li/carbon(MCMB) 전지 cell를 제작하고 전해질과 전극계면에서 일어나는 전기화학 반응특성을 충.방 전 시험, Potentionat/Galvanostat 시험, FT-IR 분석, XRD 및 SED 분석에 의하여 고찰하였다. 전지반응이 진행되면서 전극과 전해질 계면에서 고체상태의 부동태 막 (passivation film)이 형성되었으며, 일단 형성된 막은 전해질 내에 용해되지 않고 충.방 전 횟수가 증가하면서 두께가 증가되었다. 또한, 이러한 전극 계면에서 형성된 부동태 막과 중전용량과의 관계에 대하여 고찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제14권8호
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• pp.587-594
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• 2004

Three-dimensionally ordered macroporous (3DOM) structures of the $LiCoO_2$ electrode materials for Li secondary batteries were fabricated by using the close-packed arrays of PMMA spheres served as templates. In order to successfully fabricate the cathode materials with highly ordered array form, the metal citrates were applied to new precursors. The precursor/template composites were prepared by the infiltration with metal citrate precursors into the voids of template. By removing the PMMA templates, then, the inverse opal structures with the uniform pores of narrow size distribution were resulted. It was confirmed that the 3DOM $LiCoO_2$ material is to take a single phase of rocksalt (R3m) structure. In addition, 3DOM $LiNiO_2$ and $LiMn_{2}O_4$ cathode materials were fabricated using an identical preparation procedure. Also, the morphology of the 3DOM cathode materials calcined at $500^{\circ}C\;to\;700^{\circ}C$ was observed by scanning electron microscope.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권3호
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• pp.94-98
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• 2014

$LiCoO_2$는 박막 베터리의 양극재료로써 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 스핀 코터를 이용한 졸-겔 합성공정과 열처리 과정에 의해서 Au 지지체 위에 $LiCoO_2$ 박막을 합성하였다. 합성된 박막의 구조는 X-선회절분석, 라만분광 광도계를 이용하여 분석하였다. 박막의 입자 형태는 전자현미경에 의해 관찰하였다. X-선회절분석, 라만분광광도계의 결과로부터, $550^{\circ}C$와 $750^{\circ}C$에서 합성된 박막은 스피넬구조와 층상 암염 형 구조를 가지는 박막으로 보이며, $650^{\circ}C$에서 합성된 박막은 층상 암염 형 구조와 스피넬 구조가 혼재되어져 있는 것으로 생각된다. $750^{\circ}C$에서 합성된 박막은 다른 낮은 온도에서 합성된 박막보다 큰 결정질의 균일한 분포의 입자를 가지는 것으로 확인되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.242-248
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• 2002

SnCo alloy powder prepared by high energy ball milling is examined as an anode material for lithium-ion batteries. As the ball-milling time increased, the crystallinity of SnCo decreased. XRD and TEM SADP showed that nanocrystalline and amorphous phase coexisted after 16 h ball-milling. As the crystallinity decreased, the cycleability increased. At first cycle, there are 4 plateau potentials. The observation of voltage plateau at about 0.68 V confirms the formation of Sn-Li alloy and Co metal. It is considered that The plateau potentials below 0.68 V were reaction between Li and Sn. The change of chemical diffusion coefficient showed that the structure of SnCo alloy abruptly changed at first cycle, and maintained after 2nd cycle.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.210-215
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• 2002

This thesis is contents on the crystal grown by the solide phase method at $925^{\circ}C$ with orthorhombic structure that $LiMnO_{2}$ active material synthesised with precurse $Mn_{2}O_{3}$ and $LiOH.H_{2}O$ material to get three voltage level. The porosity analysis of the grown crystal in secondary batteries $LiMnO_{2}$ thin film is $1.323E+02\AA$ of the average pore diameter of powder particles and its structure to be taken the pore diameter was prepared. Adding voltage area to get properties of charge and discharge of which experiment result of $LiMnO_{2}$ thin film area 2.2V~4.3V, current and scan speed were 0.1mAh/g and $0.2mV/cm^{2}$ respectively, and properties of the charge and discharge to be got optimum experiment condition parameter and density rate of Li for analyze that unit discharge capacity with metal properties is 87mAh/g was 96.9[ppm] at 670.784[nm] wavelength, and density rate of Mn analyzed 837[ppm] at 257.610[nm]. It can be estimated the quality of thin film that wrong cell reject from the bottle of electrolyte. The results of SEM and XRD were the same that of original researchers.

• 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.

• 공업화학
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• 제31권1호
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• pp.97-102
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• 2020

최근 리튬이차전지 양극 소재의 다양한 열화 메커니즘들이 밝혀지면서 이것을 제어하여 새로운 전기화학적 특성을 구현하고 기존 소재의 한계점을 극복하고자 하는 연구결과들이 많이 보고되고 있다. 특히, 리튬과잉산화물은 250 mA h g^-1 이상의 고 용량 차세대 리튬이차전지 양극 물질로 주목받고 있으나, 충방전 과정 중에 소재 특유의 원자 구조 열화로 인해 활용이 제한되고 있다. 본 연구는 0.4Li₂MnO₃_0.6LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ 리튬과잉소재의 충방전 과정 중에서 겪는 원자 구조 변화 과정을 분석하여 소재의 열화 과정을 밝히고 이를 개선하기 위한 연구 방향을 제시하고자 한다. 이를 위해, 원자 단위의 분해능을 갖는 전자투과현미경을 활용하여 충방전 중 원자 구조의 변화 과정을 분석하고 이러한 구조 변화가 소재의 전기화학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지 밝히고자 하였다. 충전 과정 중에 발생한 다량의 리튬 빈자리로 인해 구조 불안정성이 일어났고, 이로 인해 전이 금속이 리튬 빈 자리로 이동하면서 구조 열화가 확인되었다. 결과적으로 이러한 구조 변이는 리튬과잉소재의 가장 큰 문제점인 방전 전압 강하 특성을 야기한다는 것을 알아내었다.

• 전기화학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-12
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• 2022

리튬이온전지의 성능과 안전성을 뛰어넘는 다양한 차세대전지 개발이 진행되고 있다. 특히, 흑연을 대신할 고용량 음극 소재로 리튬 금속을 사용하는 연구는 여전히 활발히 이뤄지고 있지만, 높은 충전 전류 밀도에서 형성되는 덴드라이트는 리튬 금속 전극 상용화에 가장 큰 걸림돌이다. 이에 따라, 전해질 첨가제, 보호막 도입, 리튬 형상 제어 등 다양한 접근법으로 덴드라이트 문제를 개선하기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 중요한 실험 결과 중 하나로서 가장 많이 보고되는 것이 리튬 대칭셀을 이용한 과전압 거동 분석이다. 이 과전압 거동은 크게 세 단계로 구분될 수 있지만, 대부분의 연구에서는 단순히 제어 변수에 따른 과전압 감소나 대칭셀 수명 차이로 각 접근법이 덴드라이트 형성 제어에 효과적임을 주장하고 있다. 또한, 각 과전압 거동을 자세히 살펴보면, 리튬 핵 생성 및 성장되는 전착 과정이나 탈리 조건에 크게 영향을 받고 있음에도, 이에 대한 해석은 제한적으로 이뤄지고 있다. 뿐만 아니라, 전착/탈리 과정이 장기간 반복됨에 따라, Dead 리튬 형성으로 인한 물질전달 제한이 과전압에 영향을 주고 있음이 명확히 언급되고 있지 않다. 따라서, 본 총설에서는 이러한 리튬 대칭셀 과전압 분석에 있어, 각 과전압 거동에 대한 이론적 배경을 자세히 설명하고, 전해질 조성, 분리막, 리튬 형상 제어, 리튬 표면 개질에 따른 과전압 거동 분석 결과를 재조명한다.