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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

최재민 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수
김필
발행연도
2013
저작권
전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수16

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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In this study, spinel?layered mixed composite oxides based on Mn?Ni with stable structure and high capacity was synthesized and characterized for its structural and electrochemical properties. Initially the transition metal precursor was synthesized using co-precipitation method with different impeller types (cross, circle), stirring speeds and synthesis conditions to fix an optimum synthetic condition. This method was also used to control the shape of the precursor. As the stirring speed increased, the synthesized precursors showed spherical shape, smooth surface and decreased particle size. Also, when the chelating agent was added, more obvious spherical shape and increased uniformity was observed in the precursors. After the precursor was prepared, the spinel?layered mixed structure was synthesized by mixing them with lithium precursor using calcinations. As a result of the structural and morphological characterizations of the transition metal precursor used, all the primary particles gathered to form secondary spherical particles. The transition metal precursor showed MnCO3(rhodochrosite,R-3c) structure and the final product showed spinel and layered mixed structure which was confirmed by x-ray diffraction spectrum. The electrochemical properties were tested at 0.2mA/cm2 with in a voltage range of 2.0V~4.9V using a 2032cointype lithium cell. All the samples exhibited the spinel layered mixed characteristic charge?discharge curves and particularly, the sample synthesized at 800 RPM with a cross impeller gave the highest capacity maximum of 261mAh/g. However, the mixed structure (spinel+layered) seemed to have an unstable cycling property because of structural instability of the materials. So, in order to improve the stability, the voltage range was changed and Co doping experiments were conducted. After 50 cycles approximately 170mAh/g capacity was observed in a voltage range of 2.25~4.6V. With 170mAh/g capacity, Co doped sample exhibited very high stability whereas, Co undoped samples exhibited very low stability with only 90mAh/g capacity.

목차

1. 서 론 1
2. 이론적 배경 8
2.1. 리튬이차전지 원리 및 특징 8
2.2. 리튬이차전지의 구성요소 11
2.2.1. 양극활물질 11
2.2.1.1. 리튬망간스피넬의 구조 14
2.2.1.2. 층상구조 금속산화물 양극재구조 16
2.2.1.3. 리튬망간스피넬의 전기화학적 특성 20
2.2.1.4. 층상구조 금속산화물의 전기화학적 특성 24
2.2.2. 음극활물질 29
2.2.3. 분리막 29
2.2.4. 전해질 30
2.2.5. 여러 가지 전기화학 측정방법 31
2.2.5.1. 정전류 시험법 31
2.2.5.2. 순환전압주사법 32
2.2.5.3. 속도 특성 측정법 33
2.2.5.4. EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)법에 의한 저항측정 33
2.2.5.5. 크로노암페로메트리와 크로노포텐쇼메트리 35
3. 실 험 42
3.1 실험방법 42
3.1.1. 실험재료 42
3.1.2. 실험장치 42
3.1.3. 합성 실험 방법 43
3.1.4. 임펠러 종류에 따른 교반속도의 영향 실험 43
3.1.5. 실험변수에 따른 합성 실험 46
3.1.6. 전압범위에 미치는 영향 실험 46
3.1.7. Co도핑에 따른 영향 실험 46
3.1.8. 전구체의 Lithiation에 의한 양극활물질 합성 48
3.2. 특성분석 51
3.2.1. X선 회절 분석 51
3.2.2. 전자현미경 분석 51
3.2.3. 전기화학 특성 분석 51
4. 결과 및 고찰 54
4.1. 임펠러 종류에 따른 교반속도의 영향 연구 54
4.1.1. 전구체 구조 및 형상 분석 54
4.1.2. 양극활물질 구조 및 형상 분석 70
4.1.3. 전기화학 특성분석 86
4.2. 실험변수에 따른 합성 실험 102
4.2.1. 전구체 구조 및 형상 분석 102
4.2.2. 양극활물질 구조 및 형상 분석 111
4.2.3. 전기화학 특성분석 120
4.3. 전압범위에 미치는 영향 실험 130
4.3.1. 전기화학 특성분석 130
4.4. Co도핑에 따른 영향 실험 140
4.4.1. 전구체 구조 분석 140
4.4.2. 양극활물질 구조 분석 142
4.4.3. 전기화학 특성분석 144
5. 결론 154
참고자료 및 문헌 157

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