나트륨 이온 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 나트륨 이온 전지

구조적 안정성이 향상된 P2/O3 복합상 나트륨 이온 전지용 양극활물질

본 기술은 Na-Ni-Mn-Fe 기반의 층상 구조 양극 활물질에 Mg, Ti, Zr을 도핑하여 P2 상과 O3 상이 공존하는 복합 결정 구조를 구현함으로써, 충·방전 시 발생하는 격자 변형을 완화하고 이온 이동도를 개선한 기술입니다.

기존 전이금속 기반 층상 구조 양극재(Na-Ni-Mn-Fe계)는 높은 방전 용량을 가지나, 충·방전사이클 반복 시 구조적 불안정성으로 인해 용량 유지율이 급격히 저하되는 문제점이 있습니다.

이에 본 기술은 Na a Ni b Mn c Fe d Mg e Ti f Zr gO h (0.70≤a≤0.80 등) 조성을 갖는 양극 활물질을 설계를 제시하며, 특히 Mg, Ti, Zr 도핑을 통해 결정 구조 내 c축 격자를 확장시켜 나트륨 이온의 확산 성능을 향상시키고, 비가역적인상전이를 억제하여 전기화학적 사이클 수명과 가역성을 획기적으로 확보하는데 기여합니다.

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Key Features:

• NaaNibMncFedM1eM2fM3gOh화학식의 조성으로 이루어진, 나트륨 이온 전지용 양극 활물질을 제공
• M1은 Mg, Co, Al 및 Y 중에서 선택된 1종이고, M2는 Zn, Ti,Al, Cu, Co 중에서 선택된 1종
• M3는 Ti와 Zr 중에서 선택된 1종이며, M1, M2, M3는 서로 다른 원소로 이루어짐
• 양극과 음극 사이에 배치되는 전해질을 포함하며, 양극은 [화학식 1]의 조성으로 이루어진 양극 활물질을 포함하는 나트륨 이온 전지

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본 기술은 한국연구재단의 AI 기반 신규 리튬염 발굴을 통한 수계기반 4 V 급 리튬이온전지 개발 연구과제 지원을 통해 개발되었습니다.

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