V-O 계 신규 리튬 전지용 전극물질

전구체 입도 제어와 진공 밀폐 열처리 기반 사방정계 바나듐 산화물 양극재

본 기술은 Cmcm 공간군과 특정 격자 파라미터를 갖는 사방정계(Orthorhombic) V4O9을 리튬 이차전지 양극 활물질로 합성하고, 전구체인 V2O5의 입도를 조절해 전기화학적 성능을 끌어올리는 기술입니다.

기존 V4O9 바나듐 산화물은 주로 박막 형태로만 연구되어 벌크 소재로서 용량과 성능을 제대로 평가하기 어려운 한계가 있었습니다. 아울러 상용 양극재인 LiCoO2에 비해 에너지 밀도와 출력 특성을 개선해야 할 필요성이 남아 있었습니다.

본 기술은 옥살산과 V2O5를 반응시켜 전구체 입도를 조절한 뒤, 황(S)을 환원제로 섞어 진공 밀폐한 상태에서 350~450℃로 열처리하여 a 8.50~12.5Å, b 7.10~9.3Å, c 14.5~18.6Å의 격자 상수를 갖는 사방정계 V4O9을 합성하도록 구성됩니다. 코발트 사용을 줄이려는 리튬 이차전지 양극재, 바나듐계 대체 양극 소재 개발 등에 적용될 수 있어 희소 금속 의존도를 낮추면서 가역적인 충·방전 용량을 갖춘 분말형 양극 소재를 확보할 수 있습니다.

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Key Features:

• 옥살산과 V2O5를 1:6 몰비로 증류수에 교반한 후 350 내지 450 ℃에서 열처리하여 입도가 조절된 V2O5를 합성하는 단계
• 입도가 조절된 V2O5와 S를 각각 분쇄한 뒤 서로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계
• 분쇄 혼합된 V2O5와 S의 혼합물을 실리카튜브에 넣고 진공분위기로 실링하는 단계
• 실링된 실리카튜브를 350℃ 내지 450℃ 오븐에서 5 내지 7 시간 승온 후 10 내지 14 시간 열처리하는 단계

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