Studies of the Synthesize High density LiCo_(1-x)Ni_(x)O₂(x=0.5) and evaluated battery characteristics.

Abstract

최근 소형 리튬이온이차전지를 사용하는 휴대폰, PDA, 노트북의 성능이 비약적으로 향상되고 내연 엔진과 배터리 엔진이 조합된 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle)를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행됨에 따라, 고용량이면서 고율방전특성이 우수한 리튬이온이차전지의 개발이 절실하게 요구되고 있다. 양극활물질의 충진밀도와 충방전 전위를 높이면, 단위부피에서 더 많은 양의 리튬이온을 탈/삽입 시킬 수 있어 리튬이온 이차전지를 고용량화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 고용량이면서 고출력을 낼 수 있는 리튬이온이차전지용 양극활물질을 개발하기 위해서, 층상구조 산화물계 양극활물질의 전이금속을 비전이금속으로 치환하였을 때 양극활물질이 셀의 전기화학적 특성변화에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 양극활물질의 전기화학적 특성과 양극활물질의 분말형상, 미세구조 및 결정구조와의 상관관계를 규명하고자 한다. 이를 위하여 치환을 균일하게 할 수 있고, 입자의 크기가 10∼15㎛인 구형에 가까운 분말을 합성할 수 있는 침전반응법을 사용하여 LiCoO₂와 비전이금속이 치환된 Li(Ni_(1/2)Co_(1/2))O₂양극활물질 분말을 합성하였다. 그리고 가역 용량의 향상을 확보하고 그 원인을 규명하고자 하였다.; Recently, lithium ion secondary batteries with high energy density are required desperately for newly developed IT equipments such as cellular phone, PDA and laptop. Their energy and power density are mostly determined by the characteristics of cathode materials because the amount of reversible lithium ions in cathode materials is very important in their capacity. There are several ways to improve the capacity in lithium-ion secondary batteries. If the cut-off voltage increases from 3.0-4.2 V to 3.0-4.5 V, much more lithium ions will be extracted from cathode materials, resulting in improving the capacity. Higher packing density of cathode material is also a simple way to enhance the capacity of batteries. In this study, spherical LiCoO₂ and LiCo_(0.5)Ni_(0.5)O₂ positive electrode materials were via a co-precipitation methode. These materials have α-NaFeO₂ structure, as confirmed by X-ray diffraction(XRD) studies. The average particle size of the powered was about 10-15㎛ and the size distribution was narrow due to the homogeneity of the metal hydroxide,[Co_(0.5)Ni_(0.5)](OH)₂. The LiCo_(0.5)Ni_(0.5)O₂ delivered a discharge capacity of 170-185 mAhg^(-1) and showed excellent cycling performance, Compared to LiCoO₂ exhibited greater thermal stability resulting for improved structure stability due to Ni substitution.