A structural study on the improvement of cycle performance of Li2MnSiO4 by surface modification

Abstract

본 연구에서는, sol-gel 공정을 통한 나노 사이즈의 Li2MnSiO4 합성과 탄소 코팅에 의한 전도성 향상 및 질리코늄을 코팅에 의한 표면 개질을 연구하 고, In-situ XRD를 이용하여 충방정시 Li2MnSiO4의 거동을 분석하였다. 합성방법은 sol-gel로 분산 시킨 SiO2에 용해된 Li과 Mn을 첨가한 후 킬레이트제로 citric acid 와 ethylene glycol를 첨가, 충분히 혼합 후, 열을 가해 gel화 시켰다. 건조 분쇄한 후 700℃, 12시 간 열처리를 통하여 활물질을 합성하였다. 전기 전도성을 높이기 위하여 활물질의 질량비에 맞춰 sucross, zirconium을 수용액 상태로 코팅, 건조하여 2차 열처리를 하였다. 각 활물질을 활물 질,conductor,바인더 의 비를 83:10:7로 전극을 제조였으며, 전해액은 EC:DEC:DMC = 1:1:1에 1M 의 LiPF6 전해염을 사용하였다. 전기화학 테스트는 리튬금속을 음극으로 하는 2032 coin cell에서 실시트 하였고, Solartron impedance analyzer로 전도성을 측정하였다. 포항가속기 연구소의 8C2 HRPD 라인을 이용하여 XRD를 측정하였고, 전기화학적 변화에 따른 결정변화를 알아보기 위하여 in-situ XRD는 포항가속기 연구소 10B XRS KIST-PAL 라인에서 측정하였다. 낮은 전기 전도성이 코팅을 통해 향상 되었의며 이로 인해 초기 용량의 증가로 나타났고, 싸이 클 특성 또한 많이 개선 됨을 알 수 있었다. in-situ XRD와 HRPD를 통해서 충방전시 비가역용 량의 큰 것이 첫 충방전 전후 상의 변화가 생기는 것에 기인한다는 것을 알 수 있었다. 추후 연구 의 방향을 충방전시 더욱 안정적인 상변화가 가능한 방향으로 연구하여 갈 것이다.