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dc.contributor.advisor Lee, Ho Chun -
dc.contributor.author Nam, Ye Seol -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:53:26Z -
dc.date.available 2017-01-18T00:00:00Z -
dc.date.issued 2017 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002326903 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1491 -
dc.description.abstract Currently there is an urgent need to maximize the energy density of lithium ion batteries (LIBs). LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) is a promising candidate for the high-energy LIBs due to its high operating voltage, low price, and reasonable capacity. However, LNMO suffers from anodic decomposition of the electrolyte under high-voltage operation, leading to severe capacity fading. Here, we examine the effects of linear carbonates (LC: DMC, DEC, and EMC) in 1 M LiPF6 EC/LC (3/7, v/v) on LNMO/graphite, LNMO/Li, and graphite/Li cells. We also investigate LNMO symmetric cell test in cycle at 60 oC because the use of symmetric cells complementarily suggests that transition metal dissolution is mainly responsible for the LNMO/electrolyte interface degradation. The LNMO cells with EC/DMC show better cyclability and coulombic efficiency at 25 oC, 55 oC and 60 oC than those with EC/EMC and EC/DEC. Also, the cells with EC/DMC exhibit superior self-discharge suppression at 60 oC to other compositions. The improved performances in the cells with EC/DMC are attributed to diminished HF formation compared to the others, which is evidenced by both HF titration and surface analysis of LNMO using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Also, through LSV analysis, Oxidation stability of EC/DMC is higher than EC/EMC and EC/DEC. ⓒ 2017 DGIST -
dc.description.tableofcontents 1. INTRODUCTION 1--
2. METHODS AND MATERIALS 4--
2.1. Chemicals and Electrode Preparation 4--
2.2. Coin-type Cell Assemble 5--
2.3. LNMO/LNMO Symmetric Cell 5--
2.4. Graphite/Graphite Symmetric Cell 6--
2.5. X-ray Photoelectron Spectroscopy 6--
2.6. HF and H2O Content Measurements 6--
2.7. Linear Scanning Voltammetry 7--
3. RESULTS 7--
3.1 The Effect of the Linear Carbonate on LNMO/Graphite full cell 7--
3.2 The Effect of the Linear Carbonate on LNMO 11--
3.3 The Effect of the Linear Carbonate on Graphite 13--
3.4 The Effect of the Linear Carbonate on Lithium Metal 16--
3.5 Surface Composition Analysis of LNMO with Linear Carbonates 16--
3.6 Linear Carbonate Effect of HF Formation at High Temperature 20--
3.7 Oxidation Potential according to Linear Carbonates 21--
4. CONCLUSION 22
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dc.format.extent 25 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject Li-ion batteries -
dc.subject LiNi0.5Mn1.5O4 -
dc.subject HF -
dc.subject linear carbonate -
dc.subject oxidation stability -
dc.title Development of Electrolytes for Improving Electrochemical Performances of High-voltage LiNi0.5Mn1.5O4. -
dc.title.alternative Linear carbonate 종류에 따른 LiNi0.5Mn1.5O4 양극의 전기화학적 성능에 미치는 영향 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/THESIS.2326903 -
dc.description.alternativeAbstract 리튬 이차전지에서 사용되는 5 V 급 양극재인 LiNi0.5Mn1.5O4 (이하 LNMO)는 높은 구동전압과 낮은 가격, 합리적인 용량으로 인해 LiCoO2 를 대체 할 양극 물질로 각광받고 있다. 그러나 고전압에서의 전해액분해와 양극 물질로부터 Ni 과 Mn 이온의 용출은 전지의 성능 저하와 수명특성을 감소시키는 문제를 발생시키고, 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 연구들이 진행되어 왔다. 본 논문에서는 LNMO 의 수명특성과 충방전 효율향상을 위해 Linear carbontate 종류에 따른 LNMO 양극의 전기화학적 성능에 관한 연구를 진행하였다.
이 연구에서는 Linear carbonate(LC)에 따른 LNMO 의 수명특성과 충방전 효율을 비교하였다. 전해액 구성은 Ethylene carbonate 와 LC(DMC, DEC, EMC)를 3:7(v/v)로 구성하여, Coin half cell 과 full cell test 를 통해 상온(25℃)과 고온(55, 60℃)에서 수명특성과 효율, C-rate capability 를 확인하였다. C-rate capability(25℃)의 경우 EC-DMC 와 EC-EMC 조합에서 유사한 성능을 보였지만 수명특성과 효율에서는 상온과 고온 모두에서 EC-DMC 가 EC-EMC 와 ECDEC 에 비해 우수한 성능을 보였으며 자가방전(60 ℃ ) test 에서도 coin half cell 과 full cell 모두에서 EC-DMC 가 가장 우수한 성능을 나타냈다. 또한, LNMO symmetric cell 고온 수명특성 결과를 통해, EC/DMC 가 고전압용 LNMO 에 가장 적합한 전해액인 것을 확인 하였다.
이러한 결과는 각 linear carbonate 에 따른 부반응의 차이로부터 기인한 것이라 생각되며, 이를 XPS 표면분석을 통해 확인 할 수 있었다. 또한 각 조성의 전해액을 고온 보존함으로써 보존 전 후의 HF 생성량을 분석한 결과 DEC > EMC > DMC 순으로 HF 생성량이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며 LSV 분석을 통해, EC/DMC 가 산화안정성이 가장 높았다. 이는 앞서 언급한 coin-type cell test 결과와도 일치하며 각 linear carbonate 에 따라 생성된 HF 로부터 LNMO의 열화가 촉진되어 성능 차이에 기인한 것을 확인할 수 있었다 ⓒ 2017 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Energy Systems Engineering -
dc.contributor.coadvisor Kim, Jae Hyeon -
dc.date.awarded 2017. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2017-01-18 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 에너지시스템공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Nam, Ye Seol -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Ho Chun -
dc.contributor.affiliatedAuthor Kim, Jae Hyeon -
dc.contributor.alternativeName 남예슬 -
dc.contributor.alternativeName 이호춘 -
dc.contributor.alternativeName 김재현 -
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Department of Energy Science and Engineering Theses Master

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