Electrochemical Characteristic Change of Cr-doped Li₄Ti₅O₁₂ due to Different Water Solubility of Dopant Precursors

• DOI: 10.5229/jkes.2015.18.1.17
• Publication Date: 2015-03-23T07:11:53Z
• Authors: Su-Won Yun; Hannah Song; Yong-Tae Kim
• Keywords: 01 natural sciences; 0104 chemical sciences

<TEX>$Li_4Ti_5O_{12}$</TEX>는 우수한 안정성으로 자동차용 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질로서 각광 받고 있다. 그러나 넓은 밴드갭에 기인한 절연체 특성으로 고율 충/방전을 가능하게 하기 위해서는 전자 전도도의 개선이 필수적이다. 본 연구에서는 Cr 도핑을 통해 <TEX>$Li_4Ti_5O_{12}$</TEX>의 전도도 개선을 목표로 하였으며, wet-mixing법을 통한 물질 합성시 도판트인 프리커서의 용해도 차이에 의한 Cr-doped 전기화학적 특성 변화를 고찰하고자 하였다. 시료의 물리적 특성은 ICP, XRD, SEM, EXAFS을 통하여 확인하였고 1.0V~3.0V (vs. <TEX>$Li/Li^+$</TEX>) 하에서 충/방전 특성을 조사하였다. 용해도는 합성된 물질의 상(phase) 및 모폴로지에 큰 영향을 미쳤으며, 가장 용해도가 높은 <TEX>$Cr(NO_3)_2$</TEX> 프리커서로부터 경우 Bare <TEX>$Li_4Ti_5O_{12}$</TEX>와 비교하여 약 2배 개선된 특성(130 mAh/g @ 10 C)을 확인하였다. <TEX>$Li_4Ti_5O_{12}$</TEX> (LTO) have attracted much attention of researchers in the field energy storage, because their excellent stability for electric vehicle application. A main drawback LTO is however insulating nature due to wide bandgap, which should be addressed enhance battery performance. In this study, we investigated effect water solubility dopant precursor on electrochemical characteristics conducting prepared by doping with <TEX>$Cr^{3+}$</TEX> ions well-known wet-mixing method. The directly affected morphology and phase doped LTO, therefore case employing most soluble precursor, <TEX>$Cr(NO_3)_2$</TEX>, demonstrated a markedly enhanced discharge capacity at high C-rate (130mAh/g 10C), about 2 times higher value than that bare LTO.