본 기술은 수계 아연 배터리의 양극 활물질인 ZnMn2O4 스피넬 구조에 니켈을 도핑해 정방정계를 입방정계로 전환하고 Mn3+ 함량을 줄임으로써, 망간 용출을 억제하고 이온 확산 경로를 개선하는 기술입니다.
기존 ZnMn2O4 양극재는 Mn3+의 불균등화 반응으로 망간이 전해질로 녹아 나오는 현상이 발생했습니다. 또한 격자 내 아연 이온 간 정전기적 반발로 율속 특성이 떨어지고 사이클 수명이 줄어드는 문제가 있었습니다.
본 기술은 공침법으로 ZnMn2-xNixO4 (1.0≤x≤1.5)를 합성하여 Mn3+를 Mn4+로 치환하고 Jahn-Teller 왜곡을 완화하며, 격자 부피를 넓혀 아연 이온 이동을 원활하게 하도록 구성됩니다. 불연성 수계 전해질을 쓰는 가정용·산업용 ESS와 안전성이 중시되는 웨어러블 전원에 적용될 수 있어, 망간 용출로 인한 용량 저하 없이 70mAh/g 이상의 비용량과 빠른 충방전을 함께 확보할 수 있습니다.
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