ISSN : 1225-0112(Print)
ISSN : 2288-4505(Online)
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A Study on Synthesis and Electrochemical Properties of Cathode Materials LiNi1-yCoyO2 for Lithium Secondary Battery
Abstract
LiNi1-yCoyO2(y = 0.1, 0.3, 0.5) were synthesized by solid-state reaction method using LiOH·H2O, NiO and Co3O4. The electrocheical properties of these samples were investigated and the factor which determined the initial discharge capacity was discussed. The synthesized LiNi1-yCoyO2exhibited the α-NaFeO2structure of the rhombohedral system (R 3m). The values of the lattice parameters a and c for the LiNi1-yCoyO2decreased generally as the value of y increased. This resulted from the fact that the ionic size of Co was smaller than that of Ni. However, the increase in the ratio of c to a, c/a, showed that the two-dimensional structure was well developed. The synthesized samples consisted of small and large particles. The particle size of the samples synthesized at the same temperature increased as the value of y increased; those with the same composition generally increased as the synthesizing temperature increased. The LiNi0.5Co0.5O2synthesized at 800 ℃ had the largest initial discharge capacity of 174 mAh/g and relatively good cycling performance (discharge capacity fading rate: 4.5 mAh/g·cycle). This sample had relatively homogeneous particle size and the particles of this sample had planar surfaces. The initial discharge capacity generally increased as the grain size of the particles increased. The factor that determined the initial discharge capacity was the grain size of the particles.
리튬 2차전지용 양극재료 LiNi1-yCoyO2의 합성 및 전기화학적 특성 연구
초록
출발물질로서 LiOH·H2O, NiO, Co3O4를 사용하여 고상법에 의하여 LiNi1-yCoyO2(y = 0.1, 0.3, 0.5)를 합성하고, 전기화학적 특성을 조사하였으며 초기 방전용량을 결정하는 인자를 검토하였다. 합성한 시료는 삼방정계(R 3m)의 α-NaFeO2구조로 결정화되어 있는 층상 구조를 형성하였다. LiNi1-yCoyO2(y = 0.1, 0.3, 0.5)는 Co의 양이 증가함에 따라 a축과 c축의 크기가 감소하였는데, 이는 코발트 이온의 크기가 니켈 이온의 크기보다 작은데 기인하는 것이다. 그러나 c축과 a축의 크기의 비(c/a)가 증가하였음은 이차원적 구조가 잘 발달됨을 보여준다. 합성한 시편은 큰 입자와 작은 입자로 구성되어 있으며, 같은 합성 온도에서는 대체로 Co의 비율이 증가함에 따라 입자들의 크기가 증가하며 같은 조성에서는 합성 온도가 증가할수록 입자들의 크기가 대체로 커진다. 800 ℃에서 합성한 LiNi0.5Co0.5O2가 가장 큰 초기 방전용량 174 mAh/g을 나타내었으며, 싸이클링 성능도 비교적 우수하였다(방전용량 감소 속도 4.5 mAh/g·cycle). 이 시편은 입자들의 크기가 비교적 균일하며 입자의 표면이 평면적이다. 대체로 입경의 크기(grain size)가 클수록 큰 초기방전 용량을 나타내며 초기 방전용량을 결정하는 인자는 입경의 크기로 생각된다.