나트륨 이온 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 나트륨 이온 전지

Mg·Ti·Zr 도핑으로 P2·O3 복합상을 구현한 나트륨 전지용 고안정 양극재

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·방전 사이클 반복 시 구조적 불안정성으로 인해 용량 유지율이 급격히 저하되는 문제점이 있었습니다.

본 기술은 Na a Ni b Mn c Fe d Mg e Ti f Zr g O h (0.70≤a≤0.80 등) 조성을 갖는 양극 활물질을 설계함으로써, 리튬 이차전지 양극 소재 분야에서 새로운 설계 자유도를 제공할 수 있습니다.

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Key Features:

• Mg, Ti, Zr이 도핑되어 P2 상과 O3 상이 공존하는 복합 결정 구조로 이루어진 나트륨 이온 전지용 양극 활물질
• 나트륨과 니켈, 망간, 철에 마그네슘, 티타늄, 지르코늄이 정해진 조성비로 함유되는 층상 구조 양극 활물질
• Mg, Ti, Zr 도핑을 통해 c축 격자를 확장시켜 나트륨 이온의 이동도를 향상시키는 복합 결정 구조
• 충전과 방전 시 발생하는 격자 변형을 완화하여 용량 유지율을 개선하도록 설계되는 양극 활물질

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