• 한국표면공학회지
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• 제30권3호
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• pp.202-212
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• 1997

The composition and the microstructure of the Sn-Ni alloy electrodeposited in pyrophosphate bath were investigated according to the electrolysis conditions. The cathode current efficiency increased with the addition of $NH_4CI$ and glycine, while it decreased with the increase of current density. The Sn content of the alloy deposits increased with the increase of $NH_4CI$ in the bath. The alloys with 51~71wt.% Sn had the NiSn single phase structure. The preferred orientation of the single phase alloys changed from (110) to (110)+(101) with the increase of current density and cathode overpotential. The single phase alloys with 50~60wt.%Sn had the smooth surface structure with fine crystallite, while the multiphase alloys showed the surface structure with crystal size and cracks at high curret density.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권1호
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• pp.161-167
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• 2024

Despite the important role of manganese (Mn) in cobalt-free, Ni-rich cathode materials, existing reports on the effects of Mn as a substitute for cobalt are not consistent. In this work, we analyzed the performance of cathodes comprised of Li(Ni_1-xMn_x)O₂ (LNMO). Both beneficial and detrimental results occurred as a result of the Mn substitution. We found that a complex interplay of effects (Li/Ni mixing driven by magnetic frustration, grain growth suppression, and retarded lithium insertion/extraction kinetics) influenced the performance and was intimately related to calcination temperature. This indicates the importance of establishing an optimal reaction temperature for the development of high-performance LNMO.

• 전기화학회지
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• 제16권4호
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• pp.191-197
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• 2013

리튬2차전지용 양극소재인 $Li(Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3})O_2$를 공침법을 이용해 $Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3}(OH)_2$ 전구체로부터 합성하였고, 공침조건을 조절하여 전구체의 1차 입자 형상을 Flake형상과 Needle형상으로 제어하였다. 동일한 공정으로 리튬과 혼합하고 열처리하여, 입도, 탭밀도, 화학적 성분 등이 동일한 분체물성의 양극 소재를 합성하였다. 전구체의 1차입자 형상에 따른 $Li(Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3})O_2$의 전기화학적 특성을 평가하고, 이 특성의 변화를 SEM, XRD, EELS로 이용하여 분석하여 연관성을 고찰하였다. Needle형상 전구체로 합성한 $Li(Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3})O_2$ 양극의 1차입자는 Flake형상 전구체로 합성한 경우보다 작고, EELS결과로는 입자표면의 Li농도가 내부보다 상대적으로 높았다. 전기화학적인 수명과 출력특성에서 Needle형상 전구체로 합성한 양극이 Flake형상 전구체의 경우보다 우수한 특성을 보였는데, 임피던스 측정으로부터 낮은 전하이동저항에 연관되어 있을 것으로 생각된다.

• 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.

• 전기화학회지
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• 제14권2호
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• pp.77-82
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• 2011

[Li,La]$TiO_3$ 코팅용액의 pH를 조절하여 이에 따른 코팅된 $Li[Ni_{0.35}Co_{0.3}Mn_{0.35}]O_2$ 양극활물질의 전기화학적 특성을 관찰하였다. 산화물인 양극분말은 접촉하고 있는 용액의 pH에 따라 표면 전하를 띄게 되는데 양이온인 코팅물질을 균일하게 반응시키기 위해서는 적절한 pH 조절을 통해 양극분말 표면을 음전하 상태로 조절해 주는 것이 필요하다. SEM, TEM 분석을 통해 코팅용액의 pH에 따른 코팅층의 형상변화를 관찰하였으며 다양한 전류밀도로 충전과 방전을 실시하여 코팅용액의 pH에 따른 방전용량, 사이클 특성, 고율특성을 분석하였다. 임피던스잴 cyclic voltammogram 측정을 통해 코팅용액의 pH에 따른 코팅층의 내부저항 변화를 관찰하였으며 이것을 전기화학적 특성과 연관됨을 확인하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제5권4호
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• pp.535-544
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• 1996

In the development of Molten Carbonate Fuel Cell, one of the serious problems is the dissolution of cathode material. Therefore, the development of the alternative cathode which is stable in molten carbonate is needed. In this research, the licoo, was chosen as alternative cathode material. $LiCoO_2$ powder was synthesized by high temperature calcination method and by citrate sol-gel method. And its structure and physical iharacteristics were analyzed by XRD, 1 R, TCA and porosimeter. The conductivity and solubility of $LiCoO_2$ electrode were also measured. Homogeneous $LiCoO_2$ Powder was obtained by citrate sol-Rel method at 445$^{\circ}C$, however, obtained above 75$0^{\circ}C$ by high temperature calcination method. Homogeneous particle size distribution and fine powder were obtained by the citrate sol-Rel method. $LiCoO_2$ electrode showed higher electric conductivity ($1.7 $\Omega$^{-1}cm^{-1}$) than NiO (0.1 $\Omega$^{-9} cm^{-1}) at $650^{\circ}C$. The solubilities of $LiCoO_2$ electrode in electrolyte were varies 0.6 to 1.0 ppm during 200 hours. So, the solubilities of $LiCoO_2$ were much lower than that of NiO.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권1호
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• pp.53-60
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• 2017

Fluoroethylene carbonate (FEC) was studied as an additive for the electrolyte in lithium ion batteries with the $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ (LNMO) spinel cathode operating at a high potential beyond 4.7 V (vs. $Li/Li^+$). It was found that the FEC additive was electrochemically active for the $1^{st}$ charge cycle on the LNMO cathode. The presence of a large amount of FEC (more than 40 vol%) in the electrolyte caused severe side reactions with abnormally long voltage plateaus. In contrast, when the electrolyte contained less than 30 vol% FEC, the surface of the LNMO cathode was stabilized by the formation of the solid-electrolyte interphase (SEI), leading to improved cyclability. However, the resistance from the SEI limited the rate capability because of sluggish lithium transportation through the SEI and electronic insulation between the particles in the electrode.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권2호
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• pp.162-168
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• 2017

$LiNi_xCo_yMn_zO_2$ cathode materials have been the focus of much attention because of their high specific capacity. However, because of the poor interfacial stability between cathodes and electrolytes, the cycling performance of these materials fades rapidly, especially at high temperatures. In the present paper, we propose the use of tris(trimethylsilyl) phosphate (TMSPO), which contains phosphate and silyl functional groups, as a functional additive in electrolytes. The addition of TMSPO resulted in the formation of cathode electrolyte interphase (CEI) layers on the surfaces of the cathodes and effectively suppressed electrolyte decomposition reactions, even at high temperatures. As a result, cells cycled with TMSPO exhibited remarkable capacity, which remained after 50 cycles (82.0%), compared to cells cycled without TMSPO (64.6%).

• 한국결정성장학회지
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• 제34권3호
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• pp.103-107
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• 2024

본 연구에서는 NCM [Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂] 양극활물질을 합성하기 위한 내화갑의 재료로 순수 금속 재료인 Nickel을 제안하였다. Nickel은 산화에 강하고 녹는점이 높은 금속으로 알려져 있다. 니켈은 NCM 양극활물질의 주성분 중 하나로 양극물질 합성 동안에 saggar로 부터의 오염에 대한 문제에 자유로울 것으로 기대하였다. 본 연구진은 니켈이 NCM 양극물질 합성용 내화갑으로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 900℃에서 Ni 금속 도가니와 Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂ (NCM 811) 전구체 물질을 장시간 반응시켰을 때, 시간 변화에 따른 도가니 표면 반응층 변화를 분석하였다. 900℃에서 열처리 동안에 형성된 니켈 도가니 반응층은 니켈 산화물이었으며, 양극 전구체 산화물로 부터의 산소확산과 대기 중의 산소와 반응이 동시에 이루어져서 생성된 것으로 생각된다. 산화층은 480시간 이후로 그 두께의 변화가 느려지는 것으로 보아 전구체로 부터의 산소 확산속도가 감소되는 것으로 생각된다. 480시간까지는 도가니로 부터 탈락되지 않고 결합되어 있었다. 그러나 720시간 후에는 산화층이 탈락되는 것이 확인되어 일정 시간까지만 NCM 합성용 Saggar로서 사용 가능할 것으로 생각된다.

• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1345-1351
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• 2018

To allow stable cycling of layered nickel-rich cathode material at high voltage, silyl-functionalized dimethoxydimethylsilane is proposed as a multi-functional additive. In contrast to typical functional additive, dimethoxydimethylsilane does not make artificial cathode-electrolyte interfaces by electrochemical oxidation because it is quite stable under anodic polarization. We find that dimethoxydimethylsilane mainly focuses on scavenging nucleophilic fluoride species that can be produced by electrolyte decomposition during cycling, leading to improving interfacial stability of both nickel-rich cathode and graphite anode. As a result, the cell cycled with dimethoxydimethylsilane-controlled electrolyte exhibits 65.7% of retention after 100 cycle, which is identified by systematic spectroscopic analyses for the cycled cell.