결정배향 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 전극활물질을 통한 리튬이차전지 성능 향상 및 이의 전기화학적 해석
Enhanced Performance in a Lithium-ion Battery via the Crystal-aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 and the Relevant Electrochemical Interpretation
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초록
LiNixMnyCo1-(x+y)O2의 자기특성을 고려한 자기장 이용 결정방향 제어 연구를 통해, LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 결정 내 많은 비율의 (00l) plane들이 전극집전체 표면에 수직으로 정렬된 결정배향 전극을 확보하였다. 해당 결정배향 전극은 리튬이차전지의 충방전 과정 중에 낮은 전극 polarization 특성을 나타내었으며, 일반 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 전극 대비 높은 용량을 기록하였다. 결정배향 전극은 빠른 리튬이온 전달에 적합한 구조적 특성으로 인해 리튬이차전지 성능 향상에 기여한 것으로 예상되었다. 결정배향 전극에 의한 성능 향상을 다양한 전기화학적 이론 및 분석 결과를 통해 검증, 해석하였다.
Abstract
Through the crystal alignment research based on the magnetic properties of LiNixMnyCo1-(x+y)O2 such as mag- netic susceptibility and related anisotropy, a crystal aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode is obtained, in which the (00l) plane is frequently oriented perpendicular to the surface of a current collector. The crystal aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode steadily exhibits low electrode polarization properties during the charge/discharge process in a lithium-ion battery, thus afford- ing an improved capacity compared to a pristine LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode. The aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode may have an appropriate structural nature for fast lithium-ion transport due to the oriented (00l) plane, and thus it contributes to enhancing the battery performance. This enhancement is analyzed in terms of various electrochemical theories and experiment results; thus, it is verified to occur because of the considerably fast lithium-ion transport in the aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode.
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