• 전기화학회지
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• 제18권4호
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• pp.143-149
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• 2015

Planetary ball mill과 고상반응법을 사용하여 실리케이트계 탄소 코팅된 $Li_2MnSiO_4$ 양극활물질 분말을 합성하였으며 충방전 특성을 조사하였다. 전기화학적 활성을 지니는 ${\beta}-Li_2MnSiO_4$ 상을 형성하기 위하여 하소 온도와 분위기를 조절하였으며 ${\beta}-Li_2MnSiO_4$ 단일상에 가까운 탄소 코팅된 $Li_2MnSiO_4$ 활물질 분말을 제조할 수 있었다. 합성된 분말은 100 nm 정도 크기의 1차 입자가 뭉쳐있는 2차 입자 형태를 보였다. $Li_2MnSiO_4$ 활물질에서 Li의 삽입/탈리가 가능하려면 탄소의 첨가가 필요하였으며, 4.8 wt%의 탄소가 코팅된 $Li_2MnSiO_4$ 활물질에서 초기용량 192 mAh/g를 얻을 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.162-168
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• 2013

$Li_2MnO_3-LiMO_2$(M=Ni, Co, Mn) 나노 복합체는 높은 이론 용량을 가지고 있어 전기 자동차용 2차 전지 활물질 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 $Li_2MnO_3-LiMO_2$(M=Ni, Co, Mn)로부터 250 mAh/g 이상의 용량을 구현하기 위해서는 4.4 V 이상의 구동전압이 필요하며, 이러한 높은 구동 전압은 전지의 수명 및 고온 방치 특성의 저해 요소로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해서 FEC (Fluoroethylene carbonate), 플루오로알킬 에테르, $LiPF_6$가 주성분인 신규 전해액(F-based EL)을 설계하였다. F-based EL은 1.3 M $LiPF_6$ EC/EMC/DMC (3/4/3, v/v/v) (STD) 대비 안정한 SEI를 형성하며, 산화 안정성이 뛰어나 $Li_2MnO_3-LiMO_2$(M=Ni, Co, Mn)/graphite 셀의 수명 및 방치 중 가스 저감에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제5권3호
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• pp.87-93
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• 2014

The fluorine-substituted $0.3Li_2MnO_3{\cdot}0.7Li[Mn_{0.60}Ni_{0.25}Co_{0.15}]O_{2-x}F_x$ cathode materials were synthesized by using the transition metal precursor, $LiOH{\cdot}H_2O$ and LiF. This was to facilitate the movement of lithium ions by forming more compact SEI layer and to reduce the dissolution of transition metals. The $0.3Li_2MnO_3{\cdot}0.7Li[Mn_{0.60}Ni_{0.25}Co_{0.15}]O_{2-x}F_x$ cathode material was sphere-shaped and each secondary particle had $10{\sim}15{\mu}m$ in size. The fluorine-substituted cathodes initially delivered low discharge capacity, but it gradually increased until 50th charge-discharge cycles. These results indicated that fluorine substitution gave positive effects on the structural stabilization and resistance reduction in materials.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권5호
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• pp.379-383
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• 2011

This paper presents the synthesis of one-dimensional spinel $LiMn_2O_4$ nanostructures using a facile and scalable two-step process. $LiMn_2O_4$ nanorods with average diameter of 100 nm and length of 1.5 ${\mu}m$ have been prepared by solid-state lithiation of hydrothermally synthesized ${\beta}$-$MnO_2$ nanorods. $LiMn_2O_4$ nanowires with diameter of 10 nm and length of several micrometers have been fabricated via solid-state lithiation of ${\beta}$-$MnO_2$ nanowires. The precursors have been lithiated with LiOH and reaction temperature and pressure have been controlled. The complete structural transformation to cubic phase and the maintenance of 1-D nanostructure morphology have been evaluated by XRD, SEM, and TEM analysis. The size distribution of the spinel $LiMn_2O_4$ nanorods/wires has been similar to the $MnO_2$ precursors. By control of reaction pressure, cubic 1-D spinel $LiMn_2O_4$ nanostructures have been fabricated from tetragonal $MnO_2$ precursors even below $500^{\circ}C$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.303-303
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• 2008

$LiMn_2O_4$는 출력특성이 좋고 가격이 저렴하지만 전해액 중에서 $Mn^{2+}$이 용출되어 나오는 것과 반복적인 충방전시 구조가 파괴되는 단점이 있어 이것을 보완하고자 $FePO_4\cdot2H_2O$를 $LiMn_2O_4$의 표면에 코팅하였다, $LiMn_2O_4$를 모재로, $FePO_4\cdot2H_2O$를 코팅재로 사용하여 $FePO_4\cdot2H_2O$의 코팅량 변화와, 열처리 온도변화에 따른 물성 변화를살펴보았다, LiOH 와 $MnO_2$의 혼합물을 $1000^{\circ}C$ 에서 소성하여 $LiMn_2O_4$를 합성하고, Fe$(NO_3)_3$ 수용액과 $NH_4H_2PO_4$ 수용액을 혼합하여 $FePO_4\cdot2H_2O$를 제조하였다, $LiMn_2O_4$에 $FePO_4\cdot2H_2O$를 1wt%, 2wt%, 3wt% 비율로 ball milling 을 통해 코팅한 후, 온도를 변화시키면서 열처리 하였다. 코팅한 물질을 XRD를 통해 구조를 분석하고 SEM을 이용하여 형상을 관찰하였다. 또한 고온에서의 $Mn^{2+}$의 용출량을 ICP로 측정하고 half-cell을 만들어 충방전 test를 통해 충방전 특성을 조사하였다. 아울러, 코팅량과 열처리 온도 등 합성변수들이 소재특성 및 전기화학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.362-363
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• 2008

Well-defined o-$LiMnO_2$ cathode materials were synthesized using LiOH and $Mn_3O_4$ starting materials at $1050^{\circ}C$ in an argon flow by quenching method. The synthesized $LiMnO_2$ particles with crystalline phases were identified with X-ray diffraction (XRD, Dmax/1200, Rigaku). XRD results, demonstrated that the compound $LiMnO_2$ can be indexed to a single-phase material having the orthorhombic structure. In this paper, we analyzed the electrochemical performance of $LiMnO_2$/Li using solid polymer electrolyte and liquid electrolyte.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.289-289
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• 2007

Spinel structured $LiMn_2O_4$ is more economic and environmental friendly to be used as commercial active material for secondary battery compared to Co-oxide material active material, but spinel structure of $LiMn_2O_4$ is unstable and its capacitance decreases with increase of cycle. Therefore, the purpose of our sturdy is to improve the stability of $LiMn_2O_4$ spinel structure and increase its capacitance by using substituents or dopants. $LiMn_2O_4$ powder was synthesized by charging substituents or dopants mole fractions, and temperatures. Crystal state, structure and specific surface area of the synthesized powder were measured and also characteried electrochemically by measuring its impedance, charge-discharge capacitance and etc.

• 공업화학
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• 제10권1호
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• pp.80-84
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• 1999

출발 물질로 lithium acetate와 manganese acetate를 이용하여 졸겔법으로 결함 스피넬 구조인 $Li_{4/3}Mn_{5/3}O_4$를 합성하였으며, 리튬이차전지용 전극물질로 이용하기 위한 전극 특성을 조사하였다. $AA/Mn(OAc)_2$의 몰비를 0.2, $H_2O/Mn(OAc)_2$에 대한 $NH_4OH/Mn(OAc)_2$의 혼합 몰비를 0.4로 혼합하여 xerogel을 합성하고 이를 산소 분위기하에서 $150^{\circ}C$에서 12시간 동안 1차 열처리한 다음 $350^{\circ}C$에서 12시간 동안 2차 열처리하여 합성하였다. 2.0~3.2V의 전위 영역에서 충 방전 실험한 결과 $Li/Li_{4/3}Mn_{5/3}O_4$ cell은 84.23 mAh/g의 방전용량을 나타내었으며, 좋은 cycleability을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제8권4호
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• pp.172-176
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• 2005

차세대 5V급 양극활물질로 각광받고 있는 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$는 기존의 $LiMn_2O_4$ spinel 물질의 $Mn^{3+}$을 $Ni^{2+}$으로 치환하여 5V 영역에서 $Ni^{2+}/Ni^{4+}$ 산화/환원 반응이 가능하게 한 물질이다. 기존의 $LiMn_2O_4$는 낮은 초기 용량과 충 방전에 따른 빠른 용량감소를 보이는 단점을 가지고 있어 이 문제를 극복하기 위해 Mn의 일부를 다른 금속으로 치환하여 $LiM_yMn_{2-y}O_4$ (M=Cr, Al, Ni, Fe, Co, Cu, Ca)을 만드는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 기계 화학적 합성법을 이용하여 합성한 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$의 전기화학적 특성에 대해 연구하였다. 이 물질은 기존의 $LiMn_2O_4$보다 에너지 밀도가 높으며 저가 및 친환경성 등으로 앞으로 HEV 등에서 그 활용성이 크게 기대된다. 볼밀을 이용하여 여러가지 조건(출발물질 조건, 볼밀조건, 열처리조건 등)에서 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$을 합성한 결과 기계화학적 방법으로는 $Ni^{2+}$가 $Mn^{3+}$를 완전히 치환하지 못하여 $4.0{\sim}4.1V$의 전압에서 $Mn^{3+}/Mn^{4+}$의 산화/환원과 관련된 peak가 발생하였다. Ni 원료 물질로써 수산화 물질을 사용하고 열처리 온도를 $800^{\circ}C$로 하였을 때 최상의 성능을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.103-109
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• 2010

$LiNO_3$, $Li(CH_3COO){\cdot}2H_2O$ 그리고 $Mn(CH_3COO)_2{\cdot}4H_2O$를 출발물질로 하여 $Li_4Mn_5O_{12}$를 합성 하였으며 합성방법은 연소합성법을 사용하였다. $Li_4Mn_5O_{12}$는 $400^{\circ}C$ 이상의 열처리 온도에서 얻을 수 있었으나 $400^{\circ}C$로 열처리 하였을 때 $Mn_2O_3$가 같이 존재하는 것을 관찰할 수 있었다. $400^{\circ}C$에서 5시간동안 열처리한 $Li_4Mn_5O_{12}$를 3.7~4.4 V의 전압범위에서 1C-rate로 충방전 하였을 때 가장 좋은 첫 번째 방전용량(41.5 mAh/g)을 나타내었다. 이것을 하이브리드 커패시터에 적용하였을 때 100 mA/g의 전류밀도에서 24.74 mAh/g (10.46 mAh/cc)의 방전용량을 나타내었으며 이때의 에너지 밀도는 39 Wh/kg (16.49Wh/cc)으로 우수하였다.