• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권3호
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• pp.146-151
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• 2011

The formation of Li-Si-O phases, $Li_4SiO_4$ and $Li_2SiO_3$ from the starting materials SiO and $Li_2O$ are analyzed using Vienna Ab-initio Simulation (VASP) package and the total energies of Li-Si-O compounds are evaluated using Projector Augmented Wave (PAW) method and correlated the structural characteristics of the binary system SiO-$Li_2O$ with experimental data from electrochemical method. Despite $Li_2SiO_3$ becomes stable phase by virtue of lowest formation energy calculated through VASP, the experimental method shows presence of $Li_4SiO_4$ as the only product formed when SiO and $Li_2O$ reacts during slow heating to reach $550^{\circ}C$ and found no evidence for the formation of $Li_2SiO_3$. Also, higher density of $Li_4SiO_4$(2.42 g $ml^{-1}$) compared to the compositional mixture $1SiO_2-2Li_2O$ (2.226 g $ml^{-1}$) and better cycle capacity observed through experiment proves that $Li_4SiO_4$ as the most stable anode supported by better cycleabilityfor lithium ion battery remains as paradox from the point of view of VASP calculations.

• 자원리싸이클링
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• 제7권5호
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• pp.52-57
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• 1998

현재 구조용 합금으로는 최경량화인 Mg-Li-Al합금의 내식성에 미치는 Si의 영향을 전기화학적 분극시험에 의하여 조사하였다. 전기화학적 분극시험은 ${KH}_{2}{PO}_{5}$·NaOH 완충용액으로 pH7로 고정한 0.03% NaCl 전해액에서 Mg-Li-Al(A4)합금과 Mg-Li-Al에 Si을 0.48 wt% 첨가한 (S5)합금에 대하여 전류밀도에 따른 전위의 변화를 측정하였다. 실험 결과 미량의 Si를 첨가한 Mg-Li-Al-Si 합금의 경우가 Si을 첨가하지 않은 Mg-Li-Al 합금의 경우보다 부식속도가 증가하였으며, 부식생성물의 분포범위도 넓었고 생성량도 많았다. 이러한 실험결과를 고려해 볼 때, Mg-Li-Al 합금에 미량이지만 Sidl 첨가됨으로써 Mg-Li-Al 합금의 내식성이 감소된다고 판단된다. 따라서 강도특성이 향상을 목적으로 첨가하는 Si의 첨가량에 대해서는 적절한 양의 조정이 필요하다.

• 대한화학회지
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• 제50권3호
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• pp.232-236
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• 2006

형광체의 특성을 향상시키기 위하여 Y1.99-xMxCe0.01SiO5(M=Li, La, Nd, and Gd)를 환원분위기에서 1350oC, 10시간동안 고상반응법으로 합성하였다. 상용품인 청색 형광체와 비교를 했을 때, 다양한 원소를 치환한 Y2SiO5:Ce 청색 형광체의 발광 특성이 우수 하다는 것을 관찰 할 수 있었다. 특히, 1mol%의 Li 이온이 도핑된 Y2SiO5:Ce 청색 형광체의 광 발광 특성이 가장 높았다. Y2SiO5:(Ce,Li) 청색 형광체의 입도형상을 주사전자현미경으로 분석한 결과, 입자의 크기가 약 3m인 유사구형임을 확인하였다.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제13권spc1호
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• pp.37-41
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• 2012

A lithium ion conducting borosilicate glass was fabricated by a conventional melt quenching technique from a mixture of Li2CO3, B2O3 and SiO2 powders. The Li ion conductivity of the lithium borosilicate glasses was evaluated in terms of the SiO2/B2O3 ratio. In the Li2O-B2O3-SiO2 ternary glass, the glass forming region decreases with an increasing Li2O content. At the same Li2O, the crystallization tendency of the glass samples increases with the SiO2/B2O3 ratio, resulting in a reduced glass forming region in the Li2O-B2O3-SiO2 ternary glass. The electrical conductivity moderately depends on the SiO2/B2O3 ratio in the Li2O-B2O3-SiO2 ternary glass. The conductivity of the glasses slightly increases with the SiO2/B2O3 ratio. The observed phenomenon can be explained by the modification of the glass structure as a function of the SiO2 content.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.398-402
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• 2012

Synthesis of $Li_2MnSiO_4$ was attempted by the conventional solid-state reaction method, and the phase formation behavior according to the change of the calcination condition was investigated. When the mixture of the three source materials, $Li_2O$, MnO and $SiO_2$ powders, were used for calcination in air, it was difficult to develop the $Li_2MnSiO_4$ phase because the oxidation number of $Mn^{2+}$ could not be maintained. Therefore, two-step calcination was applied: $Li_2SiO_3$ was made from $Li_2O$ and $SiO_2$ at the first step, and $Li_2MnSiO_4$ was synthesized from $Li_2SiO_3$ and MnO at the second step. It was easy to make $Li_2MnSiO_3$ from $Li_2O$ and $SiO_2$. $Li_2MnSiO_4$ single phase was developed by the calcination at $900^{\circ}C$ for 24 hr in Ar atmosphere as the oxidation of $Mn^{2+}$ was prevented. However, the $Li_2MnSiO_4$ was ${\gamma}-Li_2MnSiO_4$, one of the polymorph of $Li_2MnSiO_4$, which could not be used as the cathode materials in Li-ion batteries. By applying the additional low temperature annealing at $400^{\circ}C$, the single phase ${\beta}-Li_2MnSiO_4$ powder was synthesized successfully through the phase transition from ${\gamma}$ to ${\beta}$ phase.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권7호
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• pp.447-453
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• 2017

In this study, $Li_2MnSiO_4$ cathode material and LiPON solid electrolyte were manufactured into thin films, and the possibility of their use in thin-film batteries was researched. When the RTP treatment was performed after $Li_2MnSiO_4$ cathode thin-film deposition on the SUS substrate by a sputtering method, a ${\beta}-Li_2MnSiO_4$ cathode thin film was successfully manufactured. The LiPON solid electrolyte was prepared by a reactive sputtering method using a $Li_3PO_4$ target and $N_2$ gas, and a homogeneous and flat thin film was deposited on a $Li_2MnSiO_4$ cathode thin film. In order to evaluate the electrochemical properties of the $Li_2MnSiO_4$ cathode thin films, coin cells using only a liquid electrolyte were prepared and the charge/discharge test was conducted. As a result, the amorphous thin film of RTP treated at $600^{\circ}C$ showed the highest initial discharge capacity of about $60{\mu}Ah/cm^2$. In cases of coin cells using liquid/solid double electrolyte, the discharge capacities of the $Li_2MnSiO_4$ cathode thin films were comparable to those without solid LiPON electrolyte. It was revealed that $Li_2MnSiO_4$ cathode thin films with LiPON solid electrolyte were applicable in thin film batteries.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.2966-2976
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• 2023

A tritium breeder is a lithium-based material capable of producing tritium. Many researchers designing nuclear-fusion energy are studying tritium production using pebbles, which are solid-type breeders. The sphericity and size of the pebbles are critical in obtaining pebbles with good tritium-breeding efficiency. Furthermore, tritium-release efficiency can be increased by using pebbles with appropriate porosities. Promising raw materials for tritium-breeding materials include Li₄SiO₄ and Li₂TiO₃. Li₄SiO₄ has a higher lithium density than Li₂TiO₃ and exhibits excellent tritium-breeding efficiency. However, it has the disadvantage of being easily decomposed during the Li₄SiO₄-green-pebble sintering process because of its low structural stability at high temperatures and high lithium density. In this study, we attempted to determine the optimal conditions for manufacturing Li₄SiO₄ pebbles using the droplet-freeze-drying method. The optimal Li₄SiO₄ slurry conditions and sintering temperatures were determined. The optimal Li₄SiO₄ slurry-fabrication conditions were 3 wt% polyvinyl alcohol and 75 wt% Li₄SiO₄ based on the deionized-water weight content. The sintering temperature at which Li₄SiO₄ did not decompose and exhibited the optimum porosity of 10.8% was 900 ℃.

• 전기화학회지
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• 제9권1호
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• pp.34-39
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• 2006

Li free 음극으로써 구리 foil 집전체에 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 및 Si 박막을 r.f, 스퍼터링법을 이용하여 증착하고 양극 물질로는 $Li[Co_{0.1}Ni_{0.15}Li_{0.2}Mn_{0.55}]O_2$를 이용하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 박막 증착시 플라즈마 내(in-plasma)와 밖(out of plasma)에 구리 foil을 각각 위치시켰다. X-ray 회절 분석의 경우 각각의 조건에서 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 및 Si 모두 결정 특성의 차이를 발견할 수 없었다. $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$의 경우 플라즈마 내에서 증착된 경우 그리고 Si 경우는 플라즈마 밖에서 증착된 경우 각각 싸이클 특성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 경우 결정성이 존재할 경우 이온전도 특성이 우수하며 Si 경우 플라즈마 내에서 성장된 박막이 더욱 치밀하여 충방전 중 부피변화에 더욱 민감하였기 때문으로 판단된다. 이상의 결과로부터 (1)전지 용량을 갖는 5게 의한 표면 개질의 경우 구조적으로 안정할 수 있는 비정질 상의 Si이 보다 더 바람직하며 (2) 이온전도 특성을 보이는 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$와 같은 소재를 이용하여 표면 개질을 할 경우 Li의 확산이 더욱 용이한 구조가 바람직할 것으로 판단된다.

• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제32권1호
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• pp.42-49
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• 2023

Li-Al-Si를 함유한 유리세라믹 순환자원은 인덕션, 방화유리, 비젼냄비 등 리튬의 전체 소비량 중 14%로 리튬이온전지 다음으로 많이 쓰인다. 따라서 리튬의 수요가 폭발하고 있는 현재 새로운 리튬 자원을 찾아야 하고 이로부터 리튬의 회수 연구가 필요하다. 본 연구는 이러한 맥락하에 Li을 함유한 새로운 순환자원인 Li-Al-Si 유리세라믹으로부터 리튬을 회수하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 1.5% Li, 9.4% Al, 28.9% Si를 함유한 Li-Al-Si 유리세라믹 중 방화유리를 원료물질로 사용하였다. 방화유리로부터 리튬을 회수하기 위한 공정은 크게 칼슘 염을 투입한 건식 배소 공정과 수침출 공정으로 나뉜다. 325 mesh 이하로 분쇄된 방화유리 시료를 열처리 전과 열처리 후 칼슘 염을 투입하여 침출 실험을 비교 진행하였고 칼슘 염과 Li-Al-Si 유리세라의 투입비율에 따른 침출율, 칼슘 염 배소 온도에 따른 침출 연구도 비교 수행하였다. 수침출 연구에서는 온도, 시간, 고액비, 그리고 연속 침출횟수에 따라 리튬의 침출율 및 회수율을 비교하였다. 그 결과 Li-Al-Si를 함유한 유리세라믹 방화유리는 열처리를 반드시 수행하여 베타 형태의 스포듀민으로 상변화 시켜야 하며 이로부터 CaCO₃ 염을 Li-Al-Si를 함유한 유리세라믹 방화유리와 6:1의 비율로 투입하여 1000℃이상에서 배소한 후 4회 이상 연속 침출하여 리튬의 회수율을 98% 이상 획득하였고 이때 리튬의 농도는 200mg/L였다.