초록 close

출발원료로 Li2CO3, Co3O4와 NiO를 사용하여 고상반응법으로 LiMO2(M=Co,Ni)를 합성하였다. LiCoO2는 저온(T=400℃)에서 스피넬구조를 형성하고 온도가 증가(T≥600℃)되면 층상구조로 상전이 한다. 우리는 열처리 온도와 시간을 변수로 LiCoO2의 스피넬구조에서 층상구조로의 상전이 거동을 관찰하였다. 스피넬구조에서 층상구조로의 상전이 속도는 스피넬상의 농도에 1차 비례하고 상전이하는 활성화 에너지는 약 6.76 kcal/mol이다. 출발원료로 스피넬구조인 Co3O4 대신 암염구조인 CoO를 사용하면 저온(T=500℃)에서부터 층상구조가 형성되고 스피넬구조는 관찰되지 않는다. LiNiO2는 온도가 증가함에 따라 층상구조에서 암염구조로 상전이 한다. LiNiO2의 고온상인 암염구조는 저온에서 disordering/ordering에 의해 쉽게 층상구조로 되돌아가는 상전이 거동을 보인다. 반면 LiCoO2에서는 층상구조에서 암염구조로의 상전이가 쉽게 일어나지 않는다. 이온반경비 Li+/Co3+가 Li+/Ni3+보다 큰 것이 LiCoO2의 층상구조가 고온에서 LiNiO2의 층상구조보다 더 안정할 수 있는 이유 중의 하나로 생각된다.


LiMO2(M=Co,Ni) samples were synthesized with Li2CO3, Co3O4 and NiO by the solid-state reaction method. In the case of LiCoO2, at low temperature(T=400℃) spinel structure was synthesized and the obtained spinel phase was transformed to layered phase at high temperature(T≥600℃). The phase transition behaviors of LiCoO2 were investigated with various heating temperature and time. The rate of transition was directly proportional to the concentrations of reactant, and activation energy of reaction was around 6.76kcal/mol. When CoO(rock salt structure) was used as a starting material instead of Co3O4(spinel structure), layered structure of LiCoO2 was obtained at low temperature. In the case of LiNiO2, ,the transition from layered structure to rock salt structure occurred easily by disordering/ ordering reaction, but did not occur in LiCoO2. The difference in metal ion radii in LiCoO2 and LiNiO2 results in different behaviors of phase transitions.