• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.169-176
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• 2013

현재 이차전지에서 사용중인 양극활물질은 구조 안정성이 높은 층상구조(Layered Structure)의 리튬 금속 산화물(Solid State Lithium Oxide Compounds)이 주로 사용된다. 최근에는 리튬이차전지의 성능향상을 위해서 음극활물질과 전해질 사이의 계면뿐만 아니라, 양극활물질과 전해질 사이의 계면에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 계면의 연구를 위해서는 음극활물질 뿐만 아니라, 양극활물질의 표면에 관한 연구도 선행적으로 이루어져야 하는 상황이다. 대표적인 리튬금속 산화물질인 니켈산리튬($LiNiO_2$)과 코발트산리튬($LiCoO_2$)은 서로 매우 유사한 구조를 갖는 층상구조의 양극활물질이다. 코발트산리튬이 다양한 실험적, 이론적 연구가 진행된 반면에, 니켈산 리튬은 실험적 연구에 비해서 이론적 연구가 부족하다. 따라서, 본 연구에서는 니켈산리튬의 X-선 회절계 측정 결과(XRD data)에 나오는9개의 표면 방향을 범밀도함수이론(Density Functional Theory)을 이용하여 니켈산리튬 표면의 표면 에너지를 계산하였다. 니켈산리튬의 X-선 회절계 측정 결과(XRD data)에서는 (003), (104), (101), (110) 결정 등등이 순차적으로 주요하게 존재하는 것으로 확인되었다. 그러나 시뮬레이션을 이용한 각각의 표면 에너지 계산 결과, X-선 회절계 측정 결과와 다른 순서로 안정한 표면 에너지가 나타나는 결과를 얻었다. 따라서 에너지적으로 안정한 표면이자, X-선 회절계에서 주요하게 나타나는 (104)와 (101) 방향의 니켈산리튬 표면이 많이 노출되어 Li 이온의 충방전시 리튬의 삽입 탈리에 영향을 줄 것으로 예상된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권4호
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• pp.783-786
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• 2009

Thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and ion chromatography(IC) were employed to analyze the thermal behavior of $Li_xCoO_2$ cathode material of lithium ion battery. The mass loss peaks appearing between 60 and 125 ${^{\circ}C}$ in TGA and the exothermic peaks with 4.9 and 7.0 J/g in DSC around 75 and 85 ${^{\circ}C}$ for the $Li_xCoO_2$ cathodes of 4.20 and 4.35 V cells are explained based on disruption of solid electrolyte interphase (SEI) film. Low temperature induced HF formation through weak interaction between organic electrolyte and LiF is supposed to cause carbonate film disruption reaction, $Li_2CO_3\;+\;2HF{\rightarrow}\;2LiF\;+\;CO_2\;+\;H_2O$. The different spectral DSC/TGA pattern for the cathode of 4.5 V cell has also been explained. Presence of ionic carbonate in the cathode has been identified by ion chromatography and LiF reported by early researchers has been used for explaining the film SEI disruption process. The absence of mass loss peak for the cathode washed with dimethyl carbonate (DMC) implies ionic nature of the film. The thermal behavior above 150 ${^{\circ}C}$ has also been analyzed and presented.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제12권6호
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• pp.249-252
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• 2011

We investigated the low firing of $Li_2CO_3$ added $0.2Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.3Pb($Fe_{1/2}Nb_{1/2}$) - $0.5Pb(Zr_{0.475}Ti_{0.525})O_3$ (PMN-PFN-PZT) ceramics and multilayer actuators (MLAs) using Ag inner electrodes. It was found that 0.1 wt% $Li_2CO_3$ was quite effective in lowering the sintering temperature of PMN-PFN-PZT ceramics from $1,100^{\circ}C$ down to $900^{\circ}C$ without deteriorating their piezoelectric ceramics ($d_{33}$ = 425 pC/N and $k_p$ = 61.9%). However, excess $Li_2CO_3$ up to 0.3 wt% brings about unwanted problems such as the formation of a $LiPbO_2$ secondary phase and subsequent degradation in the piezoelectric properties. Using 0.1 wt% $Li_2CO_3$ added PMN-PFN-PZT ceramics, MLAs with Ag inner electrodes were successfully fabricated, resulting in a normalized strain of 580 pm/V at an electric field of 1.5 kV/mm.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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• pp.343-346
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• 1995

In this paper, the effect of alkaline oxides on the humidity sensitivity of $V_2O_{5}$(2mol%)-doped $TiO_2$(98mol%) was investigated as functions of $Li_{2}Co_{3}$, $Na_{2}Co_{3}$. III-1. Measurement of Density. When the mole% of $Li_2$O is varied 0,1,2,5mol%, the more the mole% of additives is increased, the more difference of bulk and apparent density is largely narrowed. The difference of two densities of sample containing 2mol% $Na_2O$ was large all the moat. The sample containing 1mol% $Na_2O$ was small most. III-2. Observation of porosity. The porosity and total intrusion volume according to various amounts of $Li_2O$ was reduced and those of sample containing 2mol% $Na_2O$ as 31.13%, 0.1155mL/g was the highest and 1mol% $Na_2O$ was lowed most and 5, 10mol% $Na_2O$ was more high compare with sample without alkaline oxides. III-3. Characteristic of humidity sensitivity. 1. Impedance of samples containing $Li_2O$ was high compare with sample without alkaline oxides, so we thought it showed Poor sensitivity because it have no impedance changing rapidly as function of relative humidity. 2. When the humidity was increasing from 30RH% to 90RH%, the impedance of sample containing 2mol% $Na_2O$ at 120HZ changed exponential rapidly from 6${\times}$$10^{7}$$\Omega$) to 1.25${\times}$$10^4$$\Omega$. At under 50RH% and over 50RH%, the humidity sensitivity of samples containing 2mol% $Na_2O$ was best especially in the range of the low humidity. III-4. Characteristic of TG curves. When algal me oxide $M_{2}CO_{3}$(M=Li, Na) were added into $V_{2}O_{5}$-doped $TiO_2$, the stability of humidity sensitivity of samples containing amounts of $Li_2O$ was unstable. The samples containing 1mol% $Na_2O$ was unstable.

• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.111-118
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• 2014

본 연구에서는 폐 리튬이차전지의 스크랩으로부터 순도 높은 황산코발트($CoSO_4$) 용액을 회수하고, 회수된 용액을 이용하여 리튬이차전지의 양극활물질인 $LiCoO_2$를 제조하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 황산코발트의 제조는 황산과 과산화수소수를 이용하여 원료물질로부터 금속물질을 녹여내기 위한 침출단계, 가성소다를 이용한 pH 조절로 1차 불순물을 제거하기 위한 중화공정 및 D2EHPA와 $CYANEX^{(R)}272$를 이용하여 2차 불순물을 제거하기 위한 용매추출공정을 거쳐 고순도의 용액을 회수한다. 회수된 황산코발트는 증류수와 희석하여 6 wt.% 황산코발트 용액으로 만들고, 다시 옥살산과 혼합 및 교반 후 건조, 하소 및 리튬의 원료가 되는 $Li_2CO_3$ 분말과 혼합 후 합성 공정을 거쳐 이차전지의 양극활물질인 $LiCoO_2$를 제조하였다. 이를 이용하여 전극을 조립하고, 전기화학적 특성을 평가하였다. 전기화학적 특성은 본 실험에서 합성된 $LiCoO_2$와 상업용 $LiCoO_2$(Aldrich사)를 비교하였으며, 결과는 유사하거나 혹은 합성된 $LiCoO_2$가 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 실험을 통해 양극활물질의 재활용 가능성을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권1호
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• pp.10-15
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• 2006

Photoluminescence (PL) and crystal structures of the $(l-x)CaWO_4-xLi_2WO_4$ binary system added with $Eu_2O_3$ activator have been characterized. The $CaWO_4\;and\;Li_2WO_4$ have the scheelite and phenakite structures respectively. The $CaWO_4-Li_2WO_4-Eu_2O_3$ phosphors show the red luminescence of 613 nm peak wavelength. The wavelength range of excitation spectral band is $380\~470$ nm with the peak wavelength of 397 nm. The $0.88(0.5CaWO_4-0.5Li_2WO_4)-0.12Eu_2O_3$ showed the most superior luminescence characteristics. The effect of co-doping elements such as $Al_2O_3$ and rare-earth oxides on PL has been characterized. The co-doping elements deteriorated the luminescence intensity except the $Al_2O_3$ and $Gd_2O_3$. The PL characteristics of $CaWO_4-Li_2WO_4-Eu_2O_3$ phosphors have been compared to those of the alkali europium double molybdates (tungstates) of scheelite-related structure such as $LiEu(MoO_4)_2$ and $CsEu(MoO_4)_2$. The crystal structures of $(l-y)[(l-x)CaWO_4-xLi_2WO_4]-yEu_2O_3$ phosphors have been characterized using XRD data and rietveld refinement.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.151-156
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• 2013

리튬이온 전지의 양극물질로써, 초임계 수열합성법을 이용해 만들어진 분말은 각각 $850^{\circ}C$와 $900^{\circ}C$ 공기 분위기에서 10시간씩 소성하여 $LiNi_{0.5}Mn_{0.3}Co_{0.2}O_2$를 합성하였다. 온도를 조절함에 따라 합성된 분말은 어떠한 영향을 받는지 x-ray pattern, SEM-image, 물리적 특성과 전기화학적 거동을 관찰해 연구하였다. 그 결과, $900^{\circ}C$에서 열처리된 물질의 입자크기가 $850^{\circ}C$에서 열처리된 물질에 비해 더 큰 것으로 나타났고, 특히 초기 가역용량 163.84 mAh/g (0.1 C/2.0-4.3 V), 186.87 mAh/g (0.1 C/2.0-4.5 V)의 가역용량을 나타내면서 훌륭한 전기화학적 거동을 보였으며, 50th cycle에서도 91.49%(0.2 C/2.0-4.3 V)와 90.36%(0.2 C/2.0-4.5 V)의 높은 용량 유지율을 보였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권7호
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• pp.620-624
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• 2003

LiCo$_{y}$Mn$_{2-y}$O$_4$ samples were synthesized by calcining a mixture of LiOH.$H_2O$, MnO$_2$ (CMD) and CoCO$_3$ calcining at 40$0^{\circ}C$ for 10 h and then calcining twice at 75$0^{\circ}C$ for 24 h in air with intermediate grinding. All the synthesized samples exhibited XRD patterns for the cubic spinel phase with a space group Fd(equation omitted)m. The electrochemical cells were charged and discharged for 30 cycles at a current density 600 $mutextrm{A}$/$\textrm{cm}^2$ between 3.5 and 4.3 V. As the value of y increases, the size of particles becomes more homogeneous. The first discharge capacity decreases as the value of y increases, its value for y=0.00 being 92.8 mAh/g. The LiMn$_2$O$_4$ exhibits much better cycling performance than that reported earlier. The cycling performance increases as the value of y increases. The efficiency of discharge capacity is 98.9％ for y=0.30. The larger lattice parameter for the smaller value of y is related to the larger discharge capacity. The more quantity of the intercalated and the deintercalated Li in the sample with the larger discharge capacity brings about the larger capacity fading rate.ate.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1736-1738
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• 2000

ITO/TPD($450{\AA}$)/$Alq_{3}(500{\AA})$/Al:Li($1200{\AA}$) 구조의 유기 LED를 제작하였다. Al과 Al:Li(0.lwt%), Al:Li(1wt%), Al:Li(5wt %) 합금을 음전극으로 증착시켜 소자의 전기적 광학적 특성을 분석하였다. 음전극 내의 Li의 분포를 알아보기 위하여 SIMS(Secondary ion Mass Spectroscopy) depth profiling을 하였다. Al:Li합금에서 Li의 함량이 0.1 wt %에서 5 wt %로 증가함에 따라 소자의 turn-on voltage는 약 3.5 V에서 3 V로 감소하였고, 구동전압도 감소하였다. 200$cd/m^2$의 휘도를 기준으로 Al:Li(0.1wt %) 합금을 사용한 소자의 경우 3.5 lm/W로 발광효율이 최대였다. 증착된 Al:Li(0.1wt%) 합금의 SIMS depth profiling 결과 초기에만 Al:Li이 증착되어 Al:Li/Al의 두 층이 형성되었고, Al:Li 합금층의 두께는 약 120${\AA}$ 이었다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권2호
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• pp.187-194
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• 2020

Two types of sodium cobalt pyrophosphates, triclinic Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ and orthorhombic Na₂CoP₂O₇, are compared as high-voltage cathode materials for Na-ion batteries. Na₂CoP₂O₇ shows no electrochemical activity, delivering negligible capacity. In contrast, Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ exhibits good electrochemical performance, such as high redox potential at ca. 4.3 V (vs. Na/Na⁺) and stable capacity retention over 50 cycles, although Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ delivered approximately 40 mA h g^-1. This is attributed to the fact that Na₂CoP₂O₇ (~3.1 Å) has smaller diffusion channel size than Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ (~4.2 Å). Moreover, the electrochemical performance of Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ is examined using Na cells and Li cells. The overpotential of Na cells is smaller than that of Li cells. This is due to the fact that Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ has a smaller charge transfer resistance and higher diffusivity for Na⁺ ions than Li⁺ ions. This implies that the large channel size of Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ is more appropriate for Na⁺ ions than Li⁺ ions. Therefore, Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ is considered a promising high-voltage cathode material for Na-ion batteries, if new electrolytes, which are stable above 4.5 V vs. Na/Na⁺, are introduced.