수열합성 조건에 따른 나노로드 클러스터형 MnO_2의 상변화와 이를 이용한 LiMn_2O_4의 리튬이온전지 양전극 특성 (Phase Change of Nanorod-Clustered MnO_2 by Hydrothermal Reaction Conditions and the Lithium-ion Battery Cathode Properties of LiMn_2O_4 Prepared from the MnO_2)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 49권 / 5호 / 541 ~ 547페이지
· 저자명 : 강근영, 김광만, 최민규, 이영기

초록

MnSO_45H_2O와 (NH_4)S_2O_8의 수열반응으로 1차원 나노로드들이 침상으로 클러스터화된 구조의 MnO_2를 제조하고그 모폴로지와 결정성을 분석하였다. 수열반응의 조건에 따라 α-, β-, γ-MnO_2 등의 전구체가 제조될 수 있는데, 고농도 반응물 및 높은 수열합성 온도(150 ℃)에서 전기화학적 활성이 우수한 나노로드 클러스터 β-MnO_2의 생성을 확인하였다. 또한 리튬화제 LiC_3H_3O_22·H_2O의 농도와 열처리 온도를 변화시키면서 MnO_2를 리튬화하여 스피넬계 LiMn_2O_4를 제조하고 리튬이온전지 양전극으로서의 특성을 조사하였다. 결과적으로 나노로드 클러스터형 β-MnO_2로부터 고농도 리튬화제와 800 ℃ 열처리를 통해 제조한 LiMn_2O_4가 정방형 스피넬에 가장 가까운 구조임을 확인하였으며, 120mAh/g의 우수한 초기 방전용량을 나타내었다.

영어초록

Nanorod-clustered MnO_2 precursors with α-, β-, and γ-phases are synthesized by hydrothermal reaction of MnSO_45H_2O and (NH_4)S_2O_8. The formation of nanorod-clustered β-MnO_2 is particularly confirmed under the conditions of high reactant concentration and hydrothermal reaction at 150 ℃. The spinel LiMn_2O_4 nanorod-clusters are also prepared by lithiating the MnO_2 precursors, varying the concentration of lithiating agent (LiC_3H_3O_2·2H_2O) and heat treatment temperature, and characterized for use as cathode material of lithium-ion batteries. As a result, the nanorodclustered LiMn2O4 prepared from the β-MnO_2 at higher LiC_3H_3O_2·2H_2O concentration and the annealing at 800 ℃ is proven to show the cubic spinel structure and to achieve the high initial discharge capacity of 120 mAh/g.

참고자료

· 없음