Correlating Structural Changes and Gas Evolution during the Thermal Decomposition of Charged Li_<i>x</i>Ni_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ Cathode Materials

Bak, Seong-Min,Nam, Kyung-Wan,Chang, Wonyoung,Yu, Xiqian,Hu, Enyuan,Hwang, Sooyeon,Stach, Eric A.,Kim, Kwang-Bum,Chung, Kyung Yoon,Yang, Xiao-Qing American Chemical Society 2013 Chemistry of materials Vol.25 No.3

<P>In this work, we present results from the application of a new in situ technique that combines time-resolved synchrotron X-ray diffraction and mass spectroscopy. We exploit this approach to provide direct correlation between structural changes and the evolution of gas that occurs during the thermal decomposition of (over)charged cathode materials used in lithium-ion batteries. Results from charged Li<SUB><I>x</I></SUB>Ni<SUB>0.8</SUB>Co<SUB>0.15</SUB>Al<SUB>0.05</SUB>O<SUB>2</SUB> cathode materials indicate that the evolution of both O<SUB>2</SUB> and CO<SUB>2</SUB> gases are strongly related to phase transitions that occur during thermal decomposition, specifically from the layered structure (space group <I>R</I>3̅<I>m</I>) to the disordered spinel structure (<I>Fd</I>3̅<I>m</I>), and finally to the rock-salt structure (<I>Fm</I>3̅<I>m</I>). The state of charge also significantly affects both the structural changes and the evolution of oxygen as the temperature increases: the more extensive the charge, the lower the temperature of the phase transitions and the larger the oxygen release. Ex situ X-ray absorption spectroscopy (XAS) and in situ transmission electron microscopy (TEM) are also utilized to investigate the local structural and valence state changes in Ni and Co ions, and to characterize microscopic morphology changes. The combination of these advanced tools provides a unique approach to study fundamental aspects of the dynamic physical and chemical changes that occur during thermal decomposition of charged cathode materials in a systematic way.</P><P><B>Graphic Abstract</B> <IMG SRC='http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/cmatex/2013/cmatex.2013.25.issue-3/cm303096e/production/images/medium/cm-2012-03096e_0014.gif'></P><P><A href='http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/cm303096e'>ACS Electronic Supporting Info</A></P>

북서태평양에 서식하는 살오징어(Todarodes pacificus) 계군 분석에 대한 고찰

김정연,문창호,윤문근,강창근,김경렬,나태희,최은정,이충일,Kim, Jeong-Yun,Moon, Chang-Ho,Yoon, Moon-Geun,Kang, Chang-Keun,Kim, Kyung-Ryul,Na, Taehee,Choy, Eun Jung,Lee, Chung Il 한국해양학회 2012 바다 Vol.17 No.4

This paper reviews comparison analysis of current and latest application for stock identification methods of Todarodes pacificus, and the pros and cons of each method and consideration of how to compensate for each other. Todarodes pacificus which migrates wide areas in western North Pacific is important fishery resource ecologically and commercially. Todarodes pacificus is also considered as 'biological indicator' of ocean environmental changes. And changes in its short and long term catch and distribution area occur along with environmental changes. For example, while the catch of pollack, a cold water fish, has dramatically decreased until today after the climate regime shift in 1987/1988, the catch of Todarodes pacificus has been dramatically increased. Regarding the decrease in pollack catch, overfishing and climate changes were considered as the main causes, but there has been no definite reason until today. One of the reasons why there is no definite answer is related with no proper analysis about ecological and environmental aspects based on stock identification. Subpopulation is a group sharing the same gene pool through sexual reproduction process within limited boundaries having similar ecological characteristics. Each individual with same stock might be affected by different environment in temporal and spatial during the process of spawning, recruitment and then reproduction. Thereby, accurate stock analysis about the species can play an efficient alternative to comply with effective resource management and rapid changes. Four main stock analysis were applied to Todarodes pacificus: Morphologic Method, Ecological Method, Tagging Method, Genetic Method. Ecological method is studies for analysis of differences in spawning grounds by analysing the individual ecological change, distribution, migration status, parasitic state of parasite, kinds of parasite and parasite infection rate etc. Currently the method has been studying lively can identify the group in the similar environment. However It is difficult to know to identify the same genetic group in each other. Tagging Method is direct method. It can analyse cohort's migration, distribution and location of spawning, but it is very difficult to recapture tagged squids and hard to tag juveniles. Genetic method, which is for useful fishery resource stock analysis has provided the basic information regarding resource management study. Genetic method for stock analysis is determined according to markers' sensitivity and need to select high multiform of genetic markers. For stock identification, isozyme multiform has been used for genetic markers. Recently there is increase in use of makers with high range variability among DNA sequencing like mitochondria, microsatellite. Even the current morphologic method, tagging method and ecological method played important rolls through finding Todarodes pacificus' life cycle, migration route and changes in spawning grounds, it is still difficult to analyze the stock of Todarodes pacificus as those are distributed in difference seas. Lately, by taking advantages of each stock analysis method, more complicated method is being applied. If based on such analysis and genetic method for improvement are played, there will be much advance in management system for the resource fluctuation of Todarodes pacificus. 본 종설논문은 살오징어의 기존 및 최근에 새롭게 적용되고 있는 계군 분석방법들을 비교 분석하여 각 분석방법의 장단점과 분석방법간의 상호보완에 대하여 고찰하였다. 살오징어는 북서태평양의 넓은 지역을 회유하는 어종으로 생태계 및 상업적으로 중요한 자원이다. 살오징어는 해양환경변화의 생물학적 지표로서의 가능성을 평가 받고 있으며, 장단기적인 어획량 및 분포역의 변화가 환경 변화와 함께 나타난다. 예를 들어, 1987/1988 무렵에 발생한 기후체제전환 이후 한류성 어종으로 분류되는 명태의 어획량은 급감하여 현재까지 그 영향이 지속되고 있는 반면, 살 오징어 어획량은 크게 증가하였다. 현재까지 명태 어획량의 감소에 대하여 남획과 기후변화에 초점이 맞추어진 해석이 있으나, 뚜렷한 원인 분석은 이루어지지 않고 있다. 그 이유 중 한 가지는 계군 분석에 근거한 생태, 환경적 측면에 대한 정확한 원인 분석이 이루어지지 않고 있는 것과 관련이 된다. 계군은 유사한 생물학적 특징을 가진 개체들이 제한된 영역 내에서 유성생식과정을 통하여 동일한 유전자 풀(gene pool)을 공유하는 집단으로, 동일 계군을 형성하는 개체들은 산란에서 자원으로 가입 후 다시 재생산 과정에 이르기까지 시간 및 공간적으로 각기 다른 환경의 영향을 받을 수 있다. 따라서, 종에 대한 정확한 계군 분석은 자원의 효과적인 관리 및 급격한 변화에 대한 중요한 대응 방안의 역할을 할 수 있다. 살오징어 계군 분석에 적용된 주요 방법은 크게 4가지로 형태학적 방법, 생태학적 방법, 표지방류법, 유전학적 방법이 있다. 형태학적인 방법은 분석방법이 가장 간단하고 다수의 개체를 비교적 쉽게 분석할 수 있지만 각 형질들은 성장기간 동안 환경에 의해 영향을 많이 받게 되어 개체간의 차이가 생긴다. 생태학적 방법은 주로 개체의 생리적인 변화와 분포 및 회유상태, 기생충의 기생상태나 종류 및 기생률 등을 분석, 산란장의 차이를 알아보는 연구이며, 현재 활발히 연구되고 있는 방법으로 유사한 환경에서 생활하는 집단을 알 수 있지만 유전적으로 같은 집단인지는 알기 어렵다. 표지방류법은 직접적인 방법으로 계군의 회유 및 분포, 산란장의 위치를 파악할 수 있지만 수거가 어렵고 초기 단계에는 표식을 하기 어렵다. 수산생물의 계군 분석을 위한 유전학적 방법은 자원관리학적 연구에 관한 기본적 정보를 제공해 왔다. 계군 분석을 위한 유전학적 방법은 이에 사용하는 유전자 마커(marker)의 감도에 따라 결정되며, 유전자 마커의 다형성이 높은 것을 선택해야 한다. 계군 분석을 위한 유전자 마커로는 오랜 기간 동안 동위효소 다형이 사용되어졌으며, 최근에는 mitochondria, microsatellite와 같이 DNA 염기배열 중에서도 변이성이 높은 영역을 선택하여 마커로 이용한 연구가 증가되고 있다. 기존의 형태학적 방법, 표지방류법, 생태학적인 방법들은 살오징어의 생활사, 회유경로, 산란장의 변화 등을 밝혀내어 계군을 파악하는데 많은 기여를 하였지만 여전히 각 해역에 분포하는 살오징어의 계군을 파악하기에는 어려움이 있다. 최근에는 기존의 계군 분석이 지닌 장단점을 비교 분석하여 복합적인 방법의 계군 분석이 이루어지며, 이러한 정보들을 바탕으로 유전학적 방법을 보완한다면 살오징어 자원의 변동에 대한 관리 방안을 마련하는데 도움을 줄 것이다.

건강신념모델에 근거한 노인 대상 식품안전·영양교육 프로그램 효과 평가

최정화(Jung-Hwa Choi),이은실(Eun-Sil Lee),이윤진(Yoon-Jin Lee),이혜상(Hye-Sang Lee),장혜자(Hye-Ja Chang),이경은(Kyung-Eun Lee),이나영(Na-Young Yi),안윤(Yoon Ahn),곽동경(Tong-Kyung Kwak) 한국식품영양과학회 2016 한국식품영양과학회지 Vol.45 No.9

노인은 면역취약집단으로 다른 인구 집단보다 만성질환과 식품매개 질병에 걸릴 위험이 크며 식행동은 오랜 세월 굳어져 왔기 때문에 변화하기가 쉽지 않다. 노인을 대상으로 건강신념모델을 적용하여 식품안전・영양교육 프로그램을 시범 적용하고 그 효과를 평가하였다. 식품안전·영양 시범 교육은 서울 마포, 충북 청주, 경북 의성, 충북 진천의 노인복지관을 이용하는 65세 이상 노인을 대상으로 2011년 7월 28일부터 9월 9일까지 총 5주간 매주 1회, 35~40분씩 교육을 시행하였다. 교육 전후 조사가 완료된 최종 연구대상은 교육군이 5회 교육 중 3회 이상 교육에 참여하고 교육 전후 평가를 마친 대상자로 137명, 대조군은 사후 설문조사를 하지 않거나 불성실한 응답자를 제외한 83명으로 총 220명이었다. 교육은 건강신념모델을 적용하여 노인들이 식습관을 변화하지 않을 경우 질병 가능성을 알려 심각성을 인지하도록 하였으며 노인들이 식행동 수정 시 얻게 되는 이들을 알려주고 행동을 실행할 수 있도록 자아효능감을 제공해주고자 하였다. 교육 후 식품안전·영양지식은 모든 항목에서 향상을 보였으며, 식품안전 영역 5문항 중 4문항, 영양 영역 3문항 중 2문항에서는 유의적인 향상을 보였다. 식행동은 교육군에서 ‘고기, 생선류는 조리 시 속까지 완전히 익힌다’를 제외한 모든 항목에서 유의적인 향상을 보였다. 건강신념은 식품안전의 영역에서는 인지된 심각성과 자아효능감, 영양 영역에서는 인지된 민감성, 인지된 장애, 자아효능감에서 유의적인 향상을 보였다. 지식, 식행동, 건강신념 변화량의 상관관계를 분석한 결과 건강신념의 변화량과 식행동의 변화 가능성 간의 유의적인 상관관계를 보였다(P<0.001). 본 연구의 참여 대상자들이 일반 재가 노인보다 복지관에서 봉사하거나 활동하는 노인이었기 때문에 표본의 대표성이 떨어져 결과를 일반화하기에 어려움이 있다. 또한, 교육기간이 5주로 비교적 짧았기 때문에 오랜 기간에 걸쳐 형성된 식행동이 쉽게 변화하거나 개선되기 어려우므로 장기간에 걸친 반복교육이 필요할 것으로 생각한다. 본 연구에서 개발된 교육 프로그램을 향후 보건소나 복지관 등을 통해 지속해서 시행된다면 노인의 식품안전・영양에 대한 인식을 높이고 바람직한 식행동 변화에 긍정적인 기여를 할 수 있을 것으로 생각된다. Most elderly have difficulties in managing food safety and nutrition by themselves. Various nutrition educations for the elderly have been developed, but food safety and nutrition education program and educational tools for the elderly are very limited. The aim of the study was to evaluate a food safety and nutrition education program based on the Health Belief Model (HBM) for the elderly. Education program was implemented for 220 seniors (137 educated group and 83 control group) aged over 65 years at senior welfare community centers. The intervention study was carried out on a weekly basis during each of 5 weeks, and each session lasted about 35 or 40 minutes. The effectiveness of the program was assessed with a questionnaire before and after education. Education program consisted of a 5 week program, and topics were ‘Dietary changes for the elderly"s healthy life’, ‘Prevention of food poisoning in everyday life’, ‘Safe food handling for my health’, ‘Healthy dietary life to prevent chronic disease’, and ‘Safety! nutrition! healthy dietary life’. Education program materials such as slides, handouts, videos, leaflet, and booklets were developed. As a result, there were score improvements in knowledge, dietary behaviors, and health belief after intervention in the intervention group, which were higher than those of the control group. In particular, there was a meaningful interrelation between dietary behavior and health belief (r=0.520, P<0.001). This finding suggests that changing beliefs is very important to make desirable dietary behavioral changes. For this reason, we can conclude HBM theory is an effective model to educate nutrition and food safety for the elderly. Furthermore, food safety and nutrition education programs are implemented and delivered continuously at various settings such as a health center or community welfare center, and those will contribute significantly to enhance perception and change their desirable dietary behaviors for the elderly.

호산구성 간농양 54예의 임상상

강혜련,권혁수,송우정,이상민,김태범,박혜경,장윤석,김윤근,조상헌,민경업,김유영 대한알레르기학회 2004 천식 및 알레르기 Vol.24 No.2

국내산 중하(Metapenaeus joyneri) 내 주알레르겐 규명 : 가열 및 소화액에 의한 변화

윤성호,김현아,김현미,최정희,서창희,남동호,김윤근,민경업,박해심 대한알레르기학회 2004 천식 및 알레르기 Vol.24 No.2

기하와 기하교육과정 변천과 21세기 기하교육의 방향

장경윤,Chang, Kyung-Yoon 한국수학사학회 2008 Journal for history of mathematics Vol.21 No.4

본 논문은 교양교육과 수학교육에 필수적인 교과로 여겨오던 학교기하가 20세기 초부터 한 세기 동안 학문적 경향과 사회적 변화에 따라 어떻게 변천되어 왔는가를 역사적으로 개관하고 21세기 기하교육과정의 방향을 조망하였다. 21세기 CAD 등 컴퓨터 소프트웨어와 로봇산업 등은 직업과 전문분야에서 기하의 역할과 학교기하의 지식이나 기능도 바꾸고 있다. 응용과 모델링 측면 강화, 추론과 문제해결 영역확대, 디자인과 관련된 요소 강화로 요약되는 21세기 기하교육 방향에서 우리나라 중등학교 기하교육에 시사점을 찾고자 하였다. This article summarizes the historical changes of the secondary school geometry to give insights into the new direction of geometry education for the 21th century. Geometry has been considered as an essential subject in high school since mid-nineteen century in accordance with the social changes. Since the development of computer softwares such as CAD effects on the role of geometry in work and professional societies, the knowledge and skills the contemporary world require to school geometry have being changed. More focus on applications and modeling aspects, expansion of reasoning and problem solving, emphasis on design-related elements are features of the school geometry for the new century.

韓國産 미꾸리에 關한 育種·繁殖學的 硏究 : Ⅵ. Histological Changes of Pituitary Gland and Oocytes from March to May Ⅵ. 계절에 따른 암컷의 腦下垂體와 卵母細胞의 組織學的 變化

姜京來,盧淳昌,尹鍾萬,朴弘陽,李相鎬 건국대학교 동물자원연구센터 1993 動物資源硏究誌 Vol.18 No.-

1992년 3월부터 1992년 5월까지 자연적인 채광상태에서 溫度를 유지시킨 후 채취된 미꾸리 암컷의 腦下垂體, 肝 및 卵巢 組織의 번식주기에 일어나는 미세구조의 변화를 광학 및 투과형 전자현미경을 이용하여 살펴보고, 이것들의 相互 聯關性을 알기 위하여 본 연구를 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 성숙된 개체의 뇌하수체는 수많은 작은 분비과립과 커다란 분비구 및 불규칙한 형태의 과립들이 관찰되었다. 핵소체가 핵막 주변에 위치헤 있는 후기 단계(LMO)의 난모세포가 난황이 축적되는 성숙초기 단계(EMO)의 난모세포로 변형되는 시기를 난황의 형성이 개시되는 시기로 본다. 난모세포가 성장함에 따라 핵소체의 크기와 난황과립의 수가 증가하게 된다. 난황과립은 결정상의 과립으로 난세포질에 치밀하지 않은 상태로 축적된다. 성숙초기(EMO) 및 말기단계(LMO)에 난소는 커지고 투명하며 과립형태로서 색깔이 연노란색을 나타낸다. 따라서 난 내부를 쉽게 관찰할 수 있다. 방사대(ZR)는 성숙초기단계(EMO)에 단층으로부터 입방형태로 변화된다. 과립막 세포와 난모세포로 부터 유래된 미세융모는 난황형성이 진행되는 동안에 성장하게 되며, 방사대의 pore canals의 구멍을 통해서 서로 연결되어 있다. 따라서 외부로부터 물질의 이동이 있게 된다. 난모세포가 완전하게 성숙되어 방사대가 단단해 지면 미세융모는 그 기능이 상실된다. This study was undertaken to understand the development stages of pituitary gland, liver and ovary of Korean loach(Misgurnus anguillicaudatus) under natural circumstances from March to May 1922. Expecially, the light microscopic and ultrastructural changes of ooplasm and follicular membranes of oocytes, were observed by light and transmission electron microscope during the reproductive cycle. In pituitary gland of mature individuals, there were observed a number of secretory granules,large globules, and irregular masses.The vitellogenic phase began as these late perinucleolus oocytes became transformed into early maturing oocytes through the accumulation of yolk. The size of the nucleoli and number of the yolk granules increased as the oocyte growed. Yolk granules were loosely deposited in the oocyte as crystalline granules. Due to the presence of early and late maturing oocytes, their ovaries were enlarged transparent, granular and yellowish in color. Zona radiata change a squamous into cuboid shape in EMO stage. Microvilli from the granulosa cells and from the oocyte grow and make contact with each other in the pore canals of the zona radiata during vitellogenesis, but are withdrawn as the zona radiata becomes more compact during oocyte maturation.

한국산 (韓國産) 담수조류의 (淡水藻類) 추가 (2)

장윤경 ( Yoon Kyung Chang ) 한국하천호수학회 1982 생태와 환경 Vol.15 No.1·2

From recent collections in Kyung-gi area, excluding the summer months, the author identified 5 taxa of fresh-water algae which are new additions to the list of fresh-water algae in Korea. These include one new order, two new families and five new genera. The added species are Chlorogonium elongatum, Polyedriopsis spinulosa, Characiopsis minuta, Gymnodinium aeruginosum and Bumilleria sicula.

정신분열병에 대한 리스페리돈의 효과 및 안정성

이민수,김용구,김영훈,연병길,오병훈,윤도준,윤진상,이철,정희연,강병조,김광수,김동언,김명정,김상훈,김희철,나철,노승호,민경준,박기창,박두병,백기청,백인호,손봉기,손진욱,양병환,양창국,우행원,이정호,이종범,이홍식,임기영,전태연,정영조,정영철,정인과,정인원,지익성,채정호,한상익,한선호,한진희,서광윤 大韓神經精神醫學會 1998 신경정신의학 Vol.37 No.1

연구목적 : 본 시험의 목적은 임상시험 시작전에 연구자들을 대상으로 PANSS Workshop을 통하여 PANSS, ESRS에 대한 국내에서의 표준화 작업을 구축하고 새로운 정신병 치료제인 리스페리돈의 효과와 안정성을 재확인하여 리스페리돈 사용에 대한 적정화를 이루는데 있다. 연구방법 : 1996년 4월부터 1996년 9월까지 국내 39개 대학병원 정신과에 입원중인 혹은 증상이 악화되어 입원하는 정신분열병 환자 377명을 대상으로 다시설 개방 연구를 시행하였다. 1주일간의 약물 배설기간을 가진후, 리스페리돈을 8주간 투여하였고, 기준점, 1주, 2주, 4주, 그리고 8주후에 평가되었다. 용량은 제1일에는 리스페리돈 1mg씩 1일 2회, 제2일에는 2mg씩 1일 2회, 제3∼7일에는 3mg씩 1일 2회 투여하였다. 이후 환자의 임상상태에 따라 임의로 증량할 수 있으며, 최대 일일 16mg을 초과하지 않도록 하였다. 추체외로 증상을 조절하기 위한 투약을 허용하였다. 임상증상 및 부작용의 평가는 PANSS(Positive and Negative Syndrome Scale), CGI(Clinical Global Impression) 그리고 ESRS(Extrapyramidal Symptom Rating Scale)을 사용하였다. 연구결과 : 377명중 343명(91%)이 8주간의 연구를 완결하였다. 치료 종결시점인 8주후 PANSS 총점수가 20% 이상 호전된 경우를 약물 반응군으로 정의할때, 약물반응군은 81.3%였다. 리스페리돈에 반응하는 예측인자로는 발병연령, 이전의 입원 횟수, 유병기간이 관련 있었다. 리스페리돈은 1주후부터 PANSS양성, 음성, 및 일반정신병리 점수상에 유의한 호전을 보여 효과가 빨랐다. CGI의 경우도 기준점에 비해 1주후부터 유의한 감소를 나타내었다. ESRS의 경우, 파킨슨 평가점수는 기준점과 비교해 투여 1주, 2주, 4주후 유의하게 증가되었다가 8주후 기준점과 차이가 없었다. Dystonia 평가점수는 1주후만 유의한 증가를 보였으며, dyskinesia 평가점수는 유의한 차이가 없었다. 혈압, 맥박수의 생명징후 및 일반 혈액학 검사, 생화학적 검사, 심전도 검사에서 유의한 변화는 없었다. 결 론 : 이상의 다시설 개방 임상 연구를 통해 리스페리돈은 정신분열병 환자에서 양성증상뿐만 아니라 음성증상 및 전반적인 증상에도 효과적인 것으로 사료된다. 보다 명확한 평가를 위해서는 다른 항정신병약물과의 이중맹검 연구가 필요할 것으로 생각되며, 또한 장기적 치료에 대한 평가도 함께 이루어져야 하겠다. Objective : The purpose of this study was to investigate the efficacy and safety of risperidone in the treatment of Korean schizophrenic patients. Method : This multicenter open study included 377 schizophrenic patients drawn from 39 university hospitals. After a wash-out period of 1 week, the schizophrenic patients were treated with risperidone for 8 weeks and evaluated at 5 points ; at baseline, and 1, 2, 4 and 8 weeks of treatment. The dose was increased from 2mg/day(1mg twice daily) to 6mg/day(3mg twice daily) during the first week and adjusted to a maximum of 16mg/day over the next 7 weeks according to the patient's clinical response. Medication to control extrapyramidal symptoms was permitted. The psychiatric and neurological status of the patients was assessed by PANSS, CGI, and ESRS scales. Results : 343(91%) of 377 patients completed the 8-week trial period. Clinical improvement, as defined by a 20% or more reduction in total PANSS score at end point, was shown by 81.3% of patients. The predictors of response to risperidone were associated older age, shorter duration of illness, fewer previous hospitalization. Risperidone had rapid onset of action ; a significant decrease of the total PANSS and three PANSS factor(positive, negative, general), and CGI was already noticed at the end of first week. For the ESRS, parkinsonism rating scores were significantly increased until week 4 comparing with baseline. Dystonia rating scores were significantly increased until week 1, and dyskinesia rating scores were not significantly changed during the study. Laboratory parameters including vital sign, EKG, hematological, and biochemical values showed no significant changes during the trial. Conclusions : This study suggests that risperidone is generally safe and effective against both the positive and negative symptoms in our group of patients.

Using Real-Time Electron Microscopy To Explore the Effects of Transition-Metal Composition on the Local Thermal Stability in Charged Li_<i>x</i>Ni_<i>y</i>Mn_<i>z</i>Co_{1–<i>y</i>–<i>z</i>}O<sub>2</sub

Hwang, Sooyeon,Kim, Seung Min,Bak, Seong-Min,Kim, Se Young,Cho, Byung-Won,Chung, Kyung Yoon,Lee, Jeong Yong,Stach, Eric A.,Chang, Wonyoung American Chemical Society 2015 Chemistry of materials Vol.27 No.11

<P>In this work, we use in situ transmission electron microscopy (TEM) to investigate the thermal decomposition that occurs at the surface of charged LixNiyMnzCo1-y-zO2 (NMC) cathode materials of different composition (with y, z = 0.8, 0.1, and 0.6, 0.2, and 0.4,and 0.3), after they have been charged to their practical upper limit voltage (4.3 V). By heating these materials inside the TEM, we are able to directly characterize near surface changes in both their electronic structure (using electron energy loss spectroscopy) and crystal structure and morphology (using electron diffraction and bright-field imaging). The most Ni-rich material (y, z = 0.8, 0.1) is found to be thermally unstable at significantly lower temperatures than the other compositionsthis is manifested by changes in both the electronic structure and the onset of phase transitions at temperatures as low as 100 degrees C. Electron energy loss spectroscopy indicates that (i) the thermally induced reduction of Ni ions drives these changes, and (ii) this is exacerbated by the presence of an additional redox reaction that occurs at 4.2 V in the y, z = 0.8, 0.1 material. Exploration of individual particles shows that there are substantial variations in the onset temperatures and overall extent of these changes. Of the compositions studied, the composition of y, z = 0.6, 0.2 has the optimal combination of high energy density and reasonable thermal stability. The observations herein demonstrate that real-time electron microscopy provide direct insight into the changes that occur in cathode materials with temperature, allowing optimization of different alloy concentrations to maximize overall performance.</P>