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dc.contributor.advisor Lee, Ho Chun -
dc.contributor.author Kim, Eun Young -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:50:50Z -
dc.date.available 2016-05-18T00:00:00Z -
dc.date.issued 2014 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002262507 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1370 -
dc.description.abstract LiMn204 (LMO) is a promising cathode for Lithium ion battery due to its low cost and environmental inertness. However, LMO suffers from Mn dissolution followed by cell degradation. Mn-dissolution is electrode/electrolyte interfacial phenomenon, thus it is heavily affected by electrode surface and electrolyte. However, more methodical research about the relationship between the electrolyte property and Mn-dissolution has not been carried out so far. This study investigates the dependence of the Mn-dissolution on electrolyte composition and binders at high temperature (60 °C ) . The Mn2+ ion concentration in the electrolyte after high temperature (60 °C ) storage was analyzed by using atomic absorption spectroscopy (AAS). It was revealed that increasing EC content and storage duration accelerates Mn-dissolution. When different solvents are used instead of EC, Mn-dissolution behavior becomes severe in the same order of the solvation energy of the solvent.
It was also found that proper additives can be very effective in suppressing Mn-dissolution. P2, the most effective additive to suppress the dissolution behavior, has advantage to improve the cell performance of the LMO/Graphite cell. Furthermore, PAN is revealed to be an outstanding binder for LMO electrodes based on its excellent rate capability, superior cycle performance, and high thermal stability when compared to the other three binders. ⓒ 2014 DGIST
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dc.description.tableofcontents I . Effects of electrolyte composition on Mn-dissolution behavior of LiMn2O4 cathode for Li-ion battery 1 --
1.1 Introduction 1 --
1.2 Experimental 2 --
1.3 Results and discussion 4 --
1.3.1 Effect of EC content and storage time of LMO electrodes 4 --
1.3.2 Kinetics of Mn-dissolution 5 --
1.3.3 Passivation of Mn2+ on the LMO cathode 9 --
1.4 Conclusions 11 --
Il . Effects of NaH2PO4 additive on the high temperature performance of LiMn2O4 cathode for lithium ion battery 12 --
2.1 Introduction 12 --
2.2 Experimental 12 --
2.3 Results and discussion 14 --
2.3.1 Additive effect on Mn-dissolution 14 --
2.3.2 NaH2P04 additive effects on cell performances 15 --
2.3.3 Surface analysis of LMO electrodes 20 --
2.3.4 Additional investigation about side effect 22 --
2.4 Conclusions 25 --
III. Effects of binder content on manganese dissolution and electrochemical performances of spinel LiMn204 cathode for lithium ion battery 26 --
3.1 Introduction 26 --
3.2 Experimental 27 --
3.3 Results and discussion 29 --
3.3.1 Effects of binder content on Mn-dissolution of LMO electrodes 29 --
3.3.2 Binder content effects on the cell performances of LMO electrodes 32 --
3.4 Conclusions 38 --
IV. Effects of polymeric binders on electrochemical performances of LiMn2O4 cathode for lithium ion battery 39 --
4.1 Introduction 39 --
4.2 Experimental 41 --
4.3 Results and discussion 43 --
4.3.1 Effects of binders on Mn-dissolution of LMO electrodes 43 --
4.3.2 Exposure of Mn on LMO surface 45 --
4.3.3 Adhesion strength and electrolyte uptake ratio 47 --
4.3.4 Binder content effects on LMO cell performances 48 --
4.4 Conclusions 54 --
Reference 55
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dc.format.extent 59 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject LiMn204 -
dc.subject electr이yte -
dc.subject additive -
dc.subject Polyvinylidene fluoride -
dc.subject Polyacrylonitrile -
dc.subject 전해액 -
dc.subject 첨가제 -
dc.title Effects of Electrolyte Composition on Mn( II) dissolution Behavior ofLiMn204 Cathode for Li-ion Battery -
dc.title.alternative 망간 용출 억제를 위한 최적 전해액 및 바인더 연구 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2262507 -
dc.description.alternativeAbstract 리륨이차전지의 LiMn204 (이하 LMO) 양극재는 가격 경쟁력과 환경에 무해하다는 장점으로 활발히 사용되고 있는 양극재 중의 하나이다. 그러나 망간 용출 현상 때문에 셀수명이 저하되는 단점이 있어 이를 극복하고자 많은 연구들이 진행되어왔다. 본 논문은 망간 용출이 LMO와 전해액의 계면에서 일어나는 현상이라는 점에 주목하고, 전해액 조석의 영향을 연구하였다. 이와 함께, LMO가 전해액으로 빠져나가는 현상을 억제하는 데에 양극재 구성요소 중 하나인 바인더가 중요한 역할을 할 것으로 기대해 바인더의 함량과 종류의 영향 또한 연구하였다. 실험은 LMO 전극을 전해액으로 빠져나가는 현상을 억제하는 데에 양극재 구성요소 중 하나인 바인더가 중요한 역할을 할 것으로 기대해 바인더의 함량과 종류의 영향 또한 연구하였다. 실험은 LMO 가 전해액으로 빠져나가는 현상을 억제하는 데에 양극재 구성요소 중 하나인 바인더가 중요한 역할을 할 것으로 기대해 바인더의 함량과 종류의 영향 또한 연구하였다. 실험은 LMO 전극을 전해액에 함침시켜 60 ℃ 고온에 보존하고, 일정 시간이 지난 후 전해액에 용출된 망간을 Atomic absorption spec t roscopy (AAS)로 분석하였다. 그 결과,전해액 조성 중 EC 의 함량이 높아질수록 망간 용출이 악화되었고, EC 대신에 다른 용매를 사용했을 시, 망간 용출의 로그 값이 용매의 donor number 에 비례하였다. 또한 고온에 보존시키는 기간이 길어질수록 용출량은 증가하였으나, 40일 이후 점차 포화되는 양상을 보이며 망간이 LMO 표면에 재증착되는 현상을 보였다. 망간 용출을 억제시키기 위해 여러 가지 첨가제를 시도하였으며, 그 중 NaH2PO4 (이하 P2)를 포화시킨 전해액이 가장 효과적이었다. 이 P2 첨가 전해액으로 셀 테스트를 진행한 결과, 고온 수명 특성에 특히 효과가 있었으며, 고온 임피던스 감소, 상온 C-rate 특성 향상 등의 추가적인 장점도 발견하였다. 음극과 산화 안정성에서의 문제는 없었다. 이어서, 바인더의 함량이 높아질수록, 망간 용출이 줄어들었고, 이는 더 많은 바인더가 LMO의 표면을 잘 덮어주어 망간이 전해액과의 계면에 노출되는 것을 막아주었기 때문이다. 그리고 여러 종류의 바인더를 기존에 사용하고 있던 PVDF와 비교한 결과, PAN이 망간 용출억제에 효과가 좋았으며 고온 사이클 특성과 C-rate 특성에서 바인더 중 가장 우수하였다. ⓒ 2014 DGIST -
dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Energy Systems Engineering -
dc.contributor.coadvisor Kim, Jae Hyeon -
dc.date.awarded 2014. 8 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2016-05-18 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 에너지시스템공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Kim, Eun Young -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Ho Chun -
dc.contributor.affiliatedAuthor Kim, Jae Hyeon -
dc.contributor.alternativeName 김은영 -
dc.contributor.alternativeName 이호춘 -
dc.contributor.alternativeName 김재현 -
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Department of Energy Science and Engineering Theses Master

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