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      • KCI등재

        고전압 리튬이차전지를 위한 LiNi<sub>0.5</sub>Mn<sub>1.5</sub>O<sub>4</sub> 양극용 전해질로써 상온 이온성 액체 전해질의 불순물 효과에 관한 연구

        김지용,임태은,문준영,Kim,,Jiyong,Tron,,Artur,V.,Yim,,Taeeun,Mun,,Junyoung 한국전기화학회 2015 한국전기화학회지 Vol.18 No.2

        상온 이온성 액체인 propylmethylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PMPyr-TFSI)를 리튬이차전지 전해질 용매로 사용 시 PMPyr-TFSI 내 수분 및 브롬 불순물이 전지의 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 고전압 양극 물질인 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ 스피넬 구조 양극을 이용한 반쪽 전지의 전해질로 PMPyr-TFSI를 사용 하는데 있어, PMPyr-TFSI의 수분 함유량을 각각 12, 77, 1060 ppm으로 제어하고 전압 곡선 개형 및 쿨롱 효율 거동 추적을 통해 PMPyr-TFSI 수분량이 전지 성능에 부정적인 영향을 미치는 것을 구체적으로 확인하였다. 또한, PMPyr-TFSI 전해질 내의 브롬 이온 불순물 양 제어를 통하여, 전지 내에서 브롬 이온 불순물과 관련한 전기화학 부반응을 찾아 내었다. 이들 할로겐 불순물에 의한 초기 전지 쿨롱 효율저하는 눈에 띠었으나, 수명 저하에는 큰 변화가 없음을 확인하였다. We report the effect of the impurities including water and bromide in the propylmethylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PMPyr-TFSI) on the electrochemical performance of lithium ion batteries. The several kinds of PMPyr-TFSI electrolytes with different amount of impurities are applied as the electrolyte to the cell with the high potential electrode, $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ spinel. It is found that the impurities in the electrolytes cause the detrimental effect on the cell performance by tracing the cycleability, voltage profile and Coulombic efficiency. Especially, the polarization and Coulombic efficiency go to worse by both impurities of water and bromide, but the cycleability was not highly influenced by bromide impurity unlike the water impurity.

      • KCI등재

        LiNi<sub>0.6</sub>Co<sub>0.2</sub>Mn<sub>0.2</sub>O<sub>2</sub> 양극 활물질의 합성공정 중 나노크기 알루미나 추가에 의한 고온수명 개선

        박지민,김다은,김해빈,배중호,이예지,명재인,황은경,임태은,송준호,유지상,류지헌,Park,,Ji,Min,Kim,,Daeun,Kim,,Hae,Bin,Bae,,Joong,Ho,Lee,,Ye-Ji,Myoung,,Jae,In,Hwang,,Eunkyoung,Yim,,Taeeun,Song,,Jun,Ho,Yu,,Ji-Sang,Ryu,,Ji,Heon 한국전기화학회 2016 한국전기화학회지 Vol.19 No.3

        리튬이온 이차전지의 고용량화를 위해 high-Ni계 양극 활물질이 크게 주목받고 있으나, Ni 함량이 높아짐에 따라 고온 안정성이 감소하여 수명저하가 발생하게 된다. 본 연구에서는 $LiNi_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}O_2$ (NCM622)의 합성공정 중에서 전구체인 전이금속 수산화물과 리튬염의 열처리 과정에 알루미나 입자를 첨가함으로써 추가적인 표면처리 공정없이 활물질 특성을 개선시키고자 하였다. 알루미나를 첨가하게 되면 고온 사이클 수명이 개선되었으며, 특히 나노크기의 알루미나를 사용하는 경우에 초기용량의 감소도 적고 수명도 개선됨을 확인하였다. 그리고, 나노 알루미나를 함량별로 추가한 결과로 표면형상이 점차 변화함과 동시에 격자상수의 감소가 발생하는 것이 관찰되어 표면코팅과 구조 내 치환이 동시에 발생하고 있음을 확인하였다. LSTA (linear-sweep thermmametry)를 사용하여 알루미나의 함량이 증가할 수록 부반응이 감소하며 고온 안정성이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 전이금속 대비 Al을 2.5 mol% 추가하는 경우에 가장 우수한 고온 사이클 성능이 나타나는 것을 확인하였다. High Ni content layered oxide materials for the positive electrode in lithium-ion batteries have high specific capacity. However, their poor electrochemical and thermal stability at elevated temperature restrict the practical use. A small amount of $Al_2O_3$ was added to the mixture of transition metal hydroxide and lithium hydroxide. The $LiNi_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}O_2$ was simultaneously doped and coated with $Al_2O_3$ during heat-treatment. Electrochemical characteristics of modified $LiNi_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}O_2$ were evaluated by the galvanostatic cycling and the LSTA(linear sweep thermmametry) at the constant voltage conditions. The nano-sized $Al_2O_3$ added materials show better cycle performance at elevated temperature than that of micro-sized $Al_2O_3$. As the added amount of nano-$Al_2O_3$ increased, the thermal stability of electrode also enhanced, but the use of 2.5 mol% Al showed the best high temperature performance.

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