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국문초록 10
ABSTRACT 12
제1장 서론 14
1.1. 리튬이온 배터리 14
1.2. 연구의 배경 및 연구의 목적 17
제2장 실험방법 20
2.1. LiNixMn₁₋xO₂ (NM) 양극 소재 합성[이미지참조] 20
2.2. NM 및 F-doped NM의 구조 및 성분 분석 22
2.3. NM 및 F-doped NM를 양극활물질로 사용한 전지 제작 23
2.4. NM 및 F-doped NM의 전기화학 분석 25
제3장 실험결과 26
3.1. LiNixMn₁₋xO₂ (NM) 구조분석[이미지참조] 26
3.1.1. X선 회절 분석법 (XRD) 26
3.1.2. 주사전자현미경 (SEM) 및 에너지 분산형 X선 분광법 (EDS) 28
3.2. NM 및 F-doped NM 반쪽 전지의 전기화학 분석 31
3.2.1. 플루오린 도핑되지 않은 NM 반쪽 전지의 사이클 안정성 평가, 율속 특성 평가 및 순환 전압 전류 측정 평가 31
3.2.2. 플루오린 도핑 비율 별 NM 반쪽 전지의 전기화학적 분석 35
3.3. F-doped NM 구조분석 및 물성분석 37
3.3.1. X선 회절 분석법 (XRD) 37
3.3.2. 주사전자현미경 (SEM) 및 에너지 분산형 X선 분광법(EDS) 41
3.3.3. X선 광전자 분광법 (XPS) 43
3.3.4. 투과전자현미경 (TEM) 48
3.3.5. 시차주사열량계 (DSC) 50
3.4. F-doped NM 반쪽 전지의 전기화학 분석 52
3.4.1. 플루오린 도핑 전후의 순환 전압 전류 측정 (CV) 52
3.4.2. 플루오린 도핑 전후의 사이클 안정성 평가 54
3.4.3. 플루오린 도핑 전후의 율속 특성 평가 58
3.4.4. 플루오린 도핑 전후의 정전류식 간헐적 적정 테크닉(GITT) 60
3.4.5. 장기 사이클 후의 도핑 전후 단면 분석 62
제4장 결론 64
참고문헌 65
[표 3-1] ICP-OES 분석을 통해 얻은 NM73, NM82, NM91에 대한 원소 비율 30
[표 3-2] XRD 분석 결과 및 리트벨트 구조 분석법에 의한 플루오린 도핑 전후의 격자 상수 40
[표 3-3] 플루오린 도핑 전후의 NM73, NM82, NM91의 전기화학 분석 결과 57
[표 3-4] 플루오린 도핑 전후의 NM73, NM82, NM91의 GITT 결과 61
[그림 1-1] 리튬이온 배터리 구조 및 충·방전 과정 모식도 16
[그림 1-2] 연구 요약 그림 19
[그림 2-1] NM 및 NM-F 합성 과정 21
[그림 2-2] 슬러리 제작 및 반쪽 전지 제작 과정 24
[그림 3-1] (a) NM73, NM82, NM91의 XRD 패턴 (b) 확대된 (006/102) (c) (108/110) 패턴 27
[그림 3-2] NM73, NM82, NM91의 SEM과 EDS mapping 이미지 29
[그림 3-3] 도핑 되지 않은 NM73, NM82, NM91의 (a) 0.5 C에서의 사이클 안정성 평가 (b) 율속 특성 평가 33
[그림 3-4] 망간 비율을 높인 샘플에 대한 CV 분석 그래프 (a) NM19(Mn 90%), (b) NM37(Mn 70%), (c) NM55(Mn 50%),... 34
[그림 3-5] (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 플루오린 도핑 비율 별 0.5 C에서의 사이클 안정성 평가 36
[그림 3-6] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 XRD 패턴 39
[그림 3-7] (a) NM73-F2, (b) NM82-F2, (c) NM91-F2의 SEM과 EDS mapping 이미지 42
[그림 3-8] 도핑 전후의 F 1s의 XPS 스펙트럼 (a) NM73, (b)NM82, (c) NM91 45
[그림 3-9] NM73, NM82, NM91 플루오린 도핑 전후의 (a) Ni 2p (b) O 1s (c) Mn 2p에 대한 XPS 스펙트럼 46
[그림 3-10] NM73, NM82, NM91 플루오린 도핑 전후의 XPS 비율 (a) Ni 2p (b) O 1s 47
[그림 3-11] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 TEM 분석 이미지 49
[그림 3-12] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 DSC 프로파일 51
[그림 3-13] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 CV 분석 그래프 53
[그림 3-14] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 0.5 C rate에서의 100 사이클 기준 방전 용량 및 쿨롱 효율 그래프 55
[그림 3-15] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 0.5 C rate에서의 충·방전 곡선 56
[그림 3-16] 플루오린 도핑 전후의 (a) NM73, (b) NM82, (c) NM91의 율속 특성 평가 59
[그림 3-17] 장기 사이클 후의 도핑 전후 단면 분석 63