리튬 이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법

바나듐 미량 도핑과 연속 2단 소성을 적용한 고효율 LiMnO2계 양극재

본 기술은 LiMnO2 기반 양극활물질에 망간 대비 1:0.01~0.02 몰비로 바나듐(V)을 도핑하여 구조적 안정성을 확보하고, 2단계 열처리로 불순물 생성을 억제하여 충방전 효율과 용량을 높이는 기술입니다.

기존 LiMnO2 계열 양극활물질은 용량이 낮고 충방전을 반복할수록 열화되어 용량이 줄어드는 문제가 있었습니다. 또한 도핑량이 과도하면 Li3VO4 같은 불순물이 생겨 오히려 성능이 떨어지는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 Li1+a(Mn1-bMb)1-aO2 (M=V) 조성에서 망간 대비 바나듐 몰비를 0.01~0.02로 정밀 제어하고, 산소 분위기에서 400~600℃ 1차 및 450~750℃ 2차 열처리를 연속 수행하여 결정성을 높이고 불순물 형성을 최소화하도록 구성됩니다. 코발트 사용을 줄이려는 보급형 전기자전거 배터리나 대용량 망간계 ESS 셀에 적용될 수 있어, 값싼 망간 원료로도 충방전 효율 손실을 낮춘 양극을 생산하는 길을 열어 줍니다.

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Key Features:

• Li1+a(Mn1-bMb)1-aO2 화학식으로 표시되고 a는 0 이상 1/3 이하이며 M이 바나듐인 화합물을 포함하는 양극활물질
• 망간 대비 바나듐을 1 : 0.01 ~ 0.02 몰비로 함유하여 Li3VO4 등 불순물 생성을 억제하는 화합물
• 리튬, 망간, 바나듐 공급원 혼합물을 400℃ ~ 600℃에서 10 ~ 20시간 가열하는 1차 열처리 단계
• 1차 열처리된 혼합물을 연속적으로 450 ~ 750℃에서 10 ~ 20시간 가열하는 2차 열처리 단계

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