산소자리에 치환된 불소가 $Li_{1-x}FeO_2Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8) 양극 활물질에 미치는 영향을 고찰하기 위해 다양한 양의 불소를 치환시킨 $Li_{1-x}FeO_{2-y}F_y-Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8, $0.05{le}y{le}0.15$) 양극 활물질을 고상법을 이용하여 합성하였다. 불소 미치환 시료 및 치환양이 0.05와 0.1의 시료의 경우, $1-1.5;{mu}m$ 크기의 막대 형상 분말 형태에 50-100 nm정도의 작은 구형 입자들이 주위에 분포되어 있는 형태이었다. 반면, 불소 치환양이 0.15인 시료의 경우, 그 모양이 구형으로 변화되어지며 입자가 급격하게 성장하였다. 합성된 시료를 이용하여 제작된 셀들의 충 방전 수행 결과, $Li/Li_{1-x}FeO_{1.9}F_{0.1}-Li_xMnO_2$ 셀이 163 mAh/g의 가장 높은 초기용량을 보였으며 50 싸이클 후에도 95%의 높은 가역 특성을 보였다. 특히, 활물질내의 불소 치환양이 증가할수록 초기 방전용량도 같이 증가하였으나, 불소이온의 치환양이 일정량을 (y>0.1) 넘는 경우에는 산소 자리에 불소이온이 완전하게 치환되지 못하고 불순물로 존재함으로써 전지의 가역특성을 현저하게 저하시키는 요인으로 작용함을 확인하였다.
In order to investigate the effect of fluorine ion in the $Li_{1-x}FeO_2Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8) cathode material, it was synthesized $Li_{1-x}FeO_{2-y}F_y-Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8, $0.05{le}y{le}0.15$) cathode materials at $350^{circ}C$ for 10hrs using solid-state method. $Li_{1-x}FeO_{2-y}F_y-Li_xMnO_2$ (Mn/(Mn + Fe) = 0.8, $0.0{le}y{le}0.1$ was composed many large needle-like particles of about $1-1.5;{mu}m$ and small particles of about 50-100 nm, which were distributed among the larger particles. However, $Li_{1-x}FeO_{1.85}F_{0.15}-Li_xMnO_2$ material showed slightly different particle morphology. The particles of $Li_{1-x}FeO_{1.85}F_{0.15}-Li_xMnO_2$ were suddenly increased and started to be a spherical type of particle shape. $Li/Li_{1-x}FeO_{1.9}F_{0.1}-Li_xMnO_2$ cell showed a high initial discharge capacity of 163 mAh/g and a high cycle retention rate of 95% after 50 cycles. The initial discharge capacity of $Li/Li_{1-x}FeO_{2-y}F_y-Li_xMnO_2$ ($0.05{le}y{le}0.15$) cells increased according to the increase of F content. However, the cycleability of this cell was very rapidly decreased when the substituted fluorine content is over 0.1. We suggested that too large amount of F ion fail to substitute into the $Li_{1-x}FeO_2-Li_xMnO_2$ structure, which resulted in the severe decline of battery performance.
