Ru를 첨가한 음극활물질 Li 4 Ti 5 O 12 의 전기화학적 특성

• Published in: 청정기술 Vol. 20; no. 4; pp. 433 - 438
• Main Authors: 조우람, 나병기, Cho, Woo-Ram, Na, Byung-Ki
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 2014
• Subjects: Li_4Ti_5O_{12}; Ru
• ISSN: 1598-9712; 2288-0690

There is an increasing interest in the development of rechargeable batteries suitable for use in both hybrid electric vehicles and energy storage systems that require higher charge & discharge rates, bigger battery sizes and increased safety of the batteries. Spinel-type lithium titanium oxide ($Li_4Ti_5O_{12}$) as a potential anode for lithium ion batteries has many advantages. It is a zero-strain materials and it experiences no structural change during the charge/discharge precess. Thus, it has long cycle life due to its structural integrity. It also offers a stable operation voltage of approximately 1.55 V versus $Li^+/Li$, above the reduction potential of most organic electrolyte. In this study, Ru added $Li_4Ti_5O_{12}$ composites were synthesized by solid state process. The characteristics of active material were investigated with TGA-DTA, XRD, SEM and charge/discharge test. The capacity was reduced when Ru was added, however, the polarization decreased. The capacity rate of $Li_4Ti_5O_{12}$ with Ru (3%, 4%) addition was reduced during the charge/discharge precess with 10 C-rate as a high current density. 전기자동차와 하이브리드 전기자동차에 요구되는 높은 충 방전 속도, 안전성, 대형화에 적합한 충 방전 전지의 개발은 많은 관심을 받고 있다. 스피넬 구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$는 리튬이온이차전지의 음극활물질로 충 방전 시 부피변화가 거의 없기 때문에 수명특성이 뛰어나고, 전해액이 분해되는 전위보다 높은 작동 전압을 갖기 때문에 안정한 장점이 있다. 본 실험에서는 $Li_4Ti_5O_{12}$의 단점인 전기전도성을 향상시키고자 소량의 Ru를 첨가하여 $Li_4Ti_5O_{12}$를 고상법으로 제조하여 테스트하였다. TGA-DTA, XRD, SEM, 충 방전 테스트를 통해 분석을 실시하였다. Ru를 첨가하였을 때 용량은 약간 감소하였지만, 분극현상이 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 Ru를 3%와 4% 첨가하였을 때 높은 전류밀도인 10 C-rate 충 방전에서 용량감소율이 줄었다.