졸-겔법에 의해 합성한 리튬 코발트 산화물의 열처리 온도와 시간에 따른 전기화학적 특성
Electrochemical characterization of LiCoO2 thin film by sol-gel process for annealing temperature and time
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초록
LiCoO2는 박막전지의 양극재료로써 많은 관심을 받고 있는 물질이다. 본 연구에서는 졸-겔 스핀코팅공정과 열처리 과정을 거쳐 Au 금속 지지체 위에 LiCoO2 박막을 합성하였으며, 열처리 온도와 열처리 시간에 따른 LiCoO2 박막의전기 화학적 성질을 고찰하였다. 합성된 박막의 물리화학적 성질은 X-선회절분석기(XRD), 전자현미경(SEM)과 원자간력현미경(AFM)에 의해 조사하였으며 전기화학적 특성분석을 위하여 galvanostatic법을 이용하여 충·방전 사이클 특성도 조사하였다. X-선 회절 결과로부터 550oC와 750oC 지지체 위에 성장된 박막은 각각 스피넬구조와 층상 암염구조를 갖는다. 750oC에서 10분과 30분 열처리한 시료의 RMS 조도와 입자의 크기는 큰 차이를 보이지 않았으나, 120분 열처리한 시료는 RMS조도의 증가, 입자크기의 증가 그리고 세공이 관찰되었다. 750oC에서 10분, 30분, 120분 열처리한 LiCoO2 박막의 방전용량은 각각 54.5, 56.8, 51.8 μAh/cm2μm이고 50회의 충·방전 후의 방전용량 복원률은 97.25, 76.69, 77.19 %이다.
Abstract
LiCoO2 thin film have received attention as cathodes of thin-film microbatteries. In this study, LiCoO2 thin filmswere synthesized on Au substrates by sol-gel spin coating method and electrochemical properties were investigated underannealing temperature and time. The phycochemical properties of LiCoO2 thin film were investigated by X-ray diffraction,scaning electron microscopy and atomic force microscopy. The electrochemical properties were characterized usinggalvanostatic charging/discharging cycling tests. From X-ray diffraction, as-grown films annealed at 550oC and 750oC arepresumed to be spinel structure and a single phase of the layered-rock-salt, respectively. The RMS roughness and grain sizeof the films which annealed at 750oC has similar values for annealing time 10 and 30 min, while for annealing time120 min surface roughness, grain size increase and pore appearance were observed. The first discharge capacity of LiCoO2thin films annealed at 750oC for 10, 30 and 120 min is about 54.5, 56.8 and 51.87 μAh/cm2μm, respectively. Correspondingcapacity retention at 50th cycle is 97.25, 76.69, 77.19%.
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