검색 상세

리튬 이차전지 양극 활물질 LiNi0.8Co0.2O2의 합성 및 구조적 특성에 관한 연구 : Synthesis and structural characteristics of Lithium secondary battery cathode material LiNi0.8Co0.2O2

황치석 (Hwang, chi seok)

원문보기

  • 발행기관 서강대학교 대학원
  • 지도교수 최청송
  • 발행년도 2007
  • 학위수여년월 200702
  • 학위명 석사
  • 학과 및 전공 화학공학
  • 식별자(기타) 000000103869
  • 본문언어 한국어
초록/요약moremore
리튬 이차 전지의 양극 물질로 사용되는 LiNi0.8Co0.2O2 상의 결정 구조에 대한 연구가 수행되어 졌다. 기존에 상용되던 LiCoO2는 합성하기는 쉬우나 가격이 비싸고, Co의 독성으로 인해 환경적인 문제를 가진다. 대체 물질인 LiNiO2는 경제적이고 친 환경적이지만, 화학양론적으로 hexagonal 구조물을 합성하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 새로운 차세대 양극 물질로 LiNi1-xCoxO2가 활발히 연구되어지고 있다. Co의 치환이 층상구조물의 2차원 결정상을 더 강하게 유지 시켜 줌으로서 화학 양론적으로 균일하...
리튬 이차 전지의 양극 물질로 사용되는 LiNi0.8Co0.2O2 상의 결정 구조에 대한 연구가 수행되어 졌다. 기존에 상용되던 LiCoO2는 합성하기는 쉬우나 가격이 비싸고, Co의 독성으로 인해 환경적인 문제를 가진다. 대체 물질인 LiNiO2는 경제적이고 친 환경적이지만, 화학양론적으로 hexagonal 구조물을 합성하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 새로운 차세대 양극 물질로 LiNi1-xCoxO2가 활발히 연구되어지고 있다. Co의 치환이 층상구조물의 2차원 결정상을 더 강하게 유지 시켜 줌으로서 화학 양론적으로 균일하게 합성할 수 있고, Li이온의 가역적인 탈리/삽입 공정을 촉진시켜 주게 된다. 본 연구에서는 화학양론적으로 단일 hexagonal 상의 LiNi0.8Co0.2O2를 합성하기 위해 침전법을 도입하였다. 최종 합성물의 결정 구조는 전구체의 출발 물질인 Ni0.8Co0.2(OH)2의 결정 특성에 크게 영향을 받는 것으로 나타났고, 가장 최적의 Ni0.8Co0.2(OH)2를 제조하기 위하여 ultra-sonication을 침전물 제조 과정에 도입하였다. 이렇게 제조된 Ni0.8Co0.2(OH)2는 적외선 분광법(FT-IR)과 열분석(TGA-DTA)에 의해서 그 특성이 분석 되어졌다. ultra-sonication의해 제조된 전구체는 반응성 및 균일성이 크게 향상되는 것을 열분석을 통해 확인할 수 있었다. 합성된 전구체는 먼저 소결온도와 시간을 다르게 소결하여 LiNi0.8Co0.2O2를 얻었고 열분석을 수행하였다. 정량적인 열분석 방법으로 먼저 소결 조건을 결정할 수 있었다. 그리고 X-ray 회절 분석과 Rietveld refinement 등을 통해 hexagonal 결정 구조의 특성을 나타내는 여러 가지 paramater등을 분석하였는데, 그 결과는 중요한 상관관계를 보여줌을 알 수 있었다. 그리고 기존의 LiNiO2의 특성들과 비교해 봄으로써 Co 치환으로 개선되어지는 구조적 특성들을 확인 할 수 있었다.
초록/요약moremore
The study on crystal stucture of LiNi0.8Co0.2O2 used for lithium secondary battery cathode material was performed. LiCoO2, most widely used so far, is ease to synthesize but its high cost and toxicity remain problems to be solved. LiNiO2 has been considered as a very promising cathode material becau...
The study on crystal stucture of LiNi0.8Co0.2O2 used for lithium secondary battery cathode material was performed. LiCoO2, most widely used so far, is ease to synthesize but its high cost and toxicity remain problems to be solved. LiNiO2 has been considered as a very promising cathode material because of its lower cost and higher specipic capacity compared with LiCoO2. However, its preparation is quite difficult as a result of its tendency for nonstoichiometry. The substitution of Co for Ni leads to strictly ordered 2-Dimension structure phase and stoichiometric homogeneous products are obtained. So, reversible intercalation-deintercalation of lithium ion is promoted. In this research, precipitation method was introduced to synthesize stoichiometric single hexagonal phase LiNi0.8Co0.2O2. Crystal structure of final products was effected by crystal characteristics of Ni0.8Co0.2(OH)2 which was starting material of precursor. To prepare optimal Ni0.8Co0.2(OH)2, ultra-sonication was introduced during precipitation process. Prepared Ni0.8Co0.2(OH)2 was characterized by FT-IR, TG-DTA. The reactivity and homogenity of precusor synthesized by ultra-sonicated precipitation was remarkably improved. Synthesized precursors were sintered at different temperature and various time to obtain LiNi0.8Co0.2O2 and thermal analysis was performed. By quantitative analysis, sintering condition was determined and various hexagonal crystal structure parameter were analyzed by XRD, Rietveld refinement. The resulte of analysis showed important relation each other. By comparing LiNiO2, improved structure characteristics by obtained throw substitution Co can be confirmed.