침전법으로 제조된 전구체의 구조변화를 통하여 합성한 LiNi0.8Co0.2O2의 특성 연구 : Characterization of LiNi0.8Co0.2O2 Synthesized via Structural Variations of Precursors Prepared by Precipitation
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 최청송
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 화학공학
- 식별자(기타) 000000104244
- 본문언어 한국어
목차
리튬이차전지 양극활물질로 LiCoO2가 많이 사용되여 왔으나 LiCoO2의 경제적, 환경적인 문제를 극복하기 위해 LiNiO2에 대한 연구가 진행되여 왔다. 그러나 LiNiO2는 구조적으로 불안정하여 충방전시 전기적으로 비활성인 결정상으로 쉽게 전이되는 단점이 있는데 이는 전기적 특성이 양호한 Hexagonal 구조를 갖는 LiNiO2를 합성하기가 매우 어렵다. 때문에 우리는 새로운 양극활물질인 LiNi0.8Co0.2O2 의 합성 연구를 하게 되였다.
본 연구에서 LiNi0.8Co0.2O2분말은 전구체 초기물질인 Ni0.8Co0.2(OH)2로부터 합성되고 특성이 기술화 되였다. 전구체의 구성성분이고 α-상과/혹은 β-상 구조를 갖고 있는 Ni0.8Co0.2(OH)2 수산화물은 pH 제어하에서 침전법으로 제조되였다. Ni0.8Co0.2(OH)2의 상태와 합성물은 pH 제어와 시간 조절을 통하여 제조될 수 있었다. 수산화물 Ni0.8Co0.2(OH)2와 LiOH는 메탄올중에서 혼합되여 전구체를 얻었다. LiNi0.8Co0.2O2의 전구체는 증발, 건조, 숙성의 과정을 통하여 합성되였다.
온도와 시간을 달리하여 얻은 LiNi0.8Co0.2O2의 구조는 FT-IR, XRD, TG-DTA로 분석되였다. 전구체의 상대성과 LiNi0.8Co0.2O2의 구조특성과 상분포는 XRD, TG-DTA으로 분석되고 확인되였다. 실험에서 얻은 소결물인 LiNi0.8Co0.2O2의 회절 피크 강도비율 (I(003)/I(104)), metal-oxygen bond lengths, unit cell lattice parameters, endothermic phase transition energy 등을 비교하였고 나중에 LiNi0.8Co0.2O2의 전기적 특성을 가늠하였다.
지금까지의 실험에서 LiNi0.8Co0.2O2의 구조는 주로 Ni0.8Co0.2(OH)2의 성질에 의존한다는 것을 명확하게 보여주며 현재의 결과는 Ni-Co를 기초로 한 양극활물질 성질의 중요한 지수로 사용될 것이다
목차
LiCoO2 has been developed as a good cathode material of lithium ion secondary batteries. But recently its economic and environmental problems came to a head. In order to overcome these problems, many researchers are making efforts to develop LiNiO2 as a substitute material. But it is difficult to synthesize LiNiO2 with a stable structure due to phase transition from electrochemically active hexagonal phase to inactive cubic phase. Hence synthesizing and stabilizing hexagonal single phase is essential to avoid above problems. So we focused on preparing LiNi0.8Co0.2O2 .
LiNi0.8Co0.2O2 powders were synthesized and characterized from hydroxide precursors, Ni0.8Co0.2(OH)2, in this study. The hydroxide compounds with α-phase(hydrotalcite-like) and/or β-phase(brucite-like) structures as a component of the precursor were prepared in various pH levels using precipitation method. It was found that various phases and compositions of the hydroxides, Ni0.8Co0.2(OH)2, could be tailor-prepared through a careful control of pH and aging time. The hydroxides Ni0.8Co0.2(OH)2 and LiOH were mixed with aqueous methyl-alcohol. The precursor of a LiNi0.8Co0.2O2 was synthesized through subsequent processes including evaporation, drying and aging.
Structure of each LiNi0.8Co0.2O2, was characterized by FT-IR, XRD analysis. The reactivity of the precursor was characterized by XRD, TG-DTA analysis. Then structural characteristics and phase distribution of LiNi0.8Co0.2O2 were measured by XRD, TG-DTA analysis. We compared XRD peak intensity ratios(I(003)/I(104)), metal-oxygen bond lengths, unit cell lattice parameters, and endothermic phase transition energies, then predicted electrochemical properties of LiNi0.8Co0.2O2 .
The present study clearly indicates that LiNi0.8Co0.2O2 structures were largely dependent on the characteristics of Ni0.8Co0.2O2 and the current results will be used as useful index of Nickel-cobalt based cathode materials properties.
