고상법을 사용한 Li4Ti5O12의 합성공정 중카본블랙 추가를 통한 입자뭉침 억제 = Reduction of Li4Ti5O12 Powder Agglomeration by the Addition of Carbon Black during Solid-state Synthesis

국문 초록 (Abstract)

Li4Ti5O12는 우수한 사이클 특성과 구조적 안정성을 지니고 있으며 급속충전 및 고출력 특성을지닌 리튬이온 이차전지용 음극 활물질이다. 고상법을 통한 Li4Ti5O12의 합성 중에 발생하는 입자간의 뭉침을 억제하기 위하여, 원료인 TiO2와 Li2CO3에 카본블랙을 소량 첨가하여 합성을 진행하였다. 원재료 대비하여 카본블랙을 각각 0, 0.5, 1.0, 및 3.0 질량%로 추가하여 고상법으로Li4Ti5O12를 합성하였으며, 얻어진 각 분말의 탭밀도와 분급속도를 비교하였다. 카본블랙의 함량이증가함에 따라 입자의 뭉침이 감소하여 탭밀도가 감소하였으며, 카본블랙을 1.0 질량% 사용한경우에 가장 빠르게 분급이 진행되었다. 또한, 카본블랙의 사용량에 무관하게 전기화학적 속도특성에서는 차이가 발생하지 않았기 때문에 1.0 질량%의 카본블랙의 추가를 통하여 성능의 손실없이 분말의 제조속도를 높일 수 있다.

참고문헌 (Reference)

1 김선아, "졸-겔법으로 합성합 Cr 첨가 Li_(4)Ti_(5)O_(12)의 전기화학적 특성" 한국전기화학회 14 (14): 27-32, 2011

2 박수길, "리튬이차전지 음극재용 나노입자 Li4Ti5O12의 전기화학적 연구" 한국전기화학회 9 (9): 1-5, 2006

3 J. Huang, "The Synthesis of Hollow Spherical Li4Ti5O12 by Macroemulsion Method and its Application in Li-Ion Batteries" 11 : A116-, 2008

4 K. M. Colbow, "Structure and electrochemistry of the spinel oxides LiTi2O4 and Li4/3Ti5/3O4" 26 : 397-, 1989

5 H. Zhao, "Structural and electrochemical characteristics of Li4xAlxTi5O12 as anode material for lithium-ion batteries" 53 : 7079-, 2008

6 J. Kim, "Spinel Li4Ti5O12 Nanowires for High-Rate Li-Ion Intercalation Electrode" 10 : A81-, 2007

7 K. Liu, "Some factors affecting sieving performance and efficiency" 193 : 208-, 2009

8 S. -W. Han, "Solidstate synthesis of Li4Ti5O12 for high power lithium ion battery applications" 570 : 144-, 2013

9 W. Cho, "Reaction Behavior of Li4+xTi5O12 Anode Material as Depth of Discharge" 1 : 85-, 2010

10 Y. Li, "Preparation of Li4Ti5O12 Nanorods as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries" 156 : A495-, 2009

11 J. H. Ryu, "Polarization Behavior of Li4Ti5O12 Negative Electrode for Lithium-ion Batteries" 2 : 136-, 2011

12 B. Tian, "Niobium doped lithium titanate as a high rate anode material for Li-ion batteries" 55 : 5453-, 2010

13 H. Jung, "Micron-sized, carbon-coated Li4Ti5O12 as high power anode material for advanced lithium batteries" 196 : 7763-, 2011

14 N. Takami, "Lithium Diffusion in Li4/3Ti5/3O4 Particles during Insertion and Extraction" 158 : A725-, 2011

15 J. Gao, "High-density spherical Li4Ti5O12/C anode material with good rate capability for lithium ion batteries" 166 : 255-, 2007

16 J. Lim, "Enhanced High-Rate Performance of Li4Ti5O12 Nanoparticles for Rechargeable Li-Ion Batteries" 158 : A275-, 2011

17 K. Zaghib, "Electrochemistry of Anodes in Solid-State Li-Ion Polymer Batteries" 145 : 3135-, 1998

18 김홍일, "Electrochemical Behavier of Li4Ti5O12/CNT Composite for Energy Storage" 한국전기화학회 13 (13): 235-239, 2010

19 J. Wolfenstine, "Electrical conductivity and charge compensation in Ta doped Li4Ti5O12" 180 : 582-, 2008

20 C. -H. Hong, "Effects of the starting materials and mechanochemical activation on the properties of solidstate reacted Li4Ti5O12 for lithium ion batteries" 38 : 301-, 2012

21 T. Yia, "Advanced electrochemical performance of Li4Ti4.95V0.05O12as a reversible anode material down to 0 V" 195 : 285-, 2010

22 G. Zhu, "A Comprehensive Study of Effects of Carbon Coating on Li4Ti5O12 Anode Material for Lithium-Ion Batteries" 158 : A102-, 2011