Li0.5La0.5TiO3와 Si박막을 갖는 구리 집전체의 Li free 음극으로써의 전기화학적 특성

Abstract

Li free 음극으로써 구리 foil 집전체에 <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> 및 Si 박막을 r.f, 스퍼터링법을 이용하여 증착하고 양극 물질로는 <TEX>$Li[Co_{0.1}Ni_{0.15}Li_{0.2}Mn_{0.55}]O_2$</TEX>를 이용하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 박막 증착시 플라즈마 내(in-plasma)와 밖(out of plasma)에 구리 foil을 각각 위치시켰다. X-ray 회절 분석의 경우 각각의 조건에서 <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> 및 Si 모두 결정 특성의 차이를 발견할 수 없었다. <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX>의 경우 플라즈마 내에서 증착된 경우 그리고 Si 경우는 플라즈마 밖에서 증착된 경우 각각 싸이클 특성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> 경우 결정성이 존재할 경우 이온전도 특성이 우수하며 Si 경우 플라즈마 내에서 성장된 박막이 더욱 치밀하여 충방전 중 부피변화에 더욱 민감하였기 때문으로 판단된다. 이상의 결과로부터 (1)전지 용량을 갖는 5게 의한 표면 개질의 경우 구조적으로 안정할 수 있는 비정질 상의 Si이 보다 더 바람직하며 (2) 이온전도 특성을 보이는 <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX>와 같은 소재를 이용하여 표면 개질을 할 경우 Li의 확산이 더욱 용이한 구조가 바람직할 것으로 판단된다. Electrochemical properties of Cu foil current collector with a <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> Cu a Si thin film deposited by r.f sputtering as an anode for Li free battery were evaluated. The Cu foil current collectors were lied in and out of plasma during sputtering process. The X-ray diffraction results indicated that the as-deposited Si and <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> thin films in and out of plasma did not show any crystalline difference. The <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> film in plasma and Si film out of plasma showed better cyclability since crystalline <TEX>$Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$</TEX> has much higher ionic conductivity and crystalline Si film is much sensitive far volume change during charge-discharge process. These results suggested that the deposition of amorphous Si on Cu foil current collector is much better for fabrication of Li free battery and it can be useful for the unique battery with a cycling number constraint of below 10.