황산칼슘을 포함하는 리튬 이차전지용 양극재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

황산칼슘 열처리로 이중 기능화 CEI를 형성한 고니켈 NCM 양극재

본 기술은 NCM 양극재 표면에 황산칼슘(CaSO4)을 첨가한 뒤 열처리하여 Ca2+ 이온과 SO42- 이온으로 기능화된 인위적 양극-전해질 중간상(CEI) 층을 형성함으로써 계면 안정성을 개선하는 기술입니다.

고함량 니켈 NCM 양극재는 충전 중 생성되는 불안정한 Ni4+가 전해질 분해를 촉진하는 문제가 있었습니다. 분해 부산물이 양극 표면에 쌓여 리튬 이온의 이동을 가로막으면서 사이클링 성능이 급격히 저하되는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 NCM 양극 활물질에 0.1~0.5 중량%의 황산칼슘을 혼합하고 열처리하여, Ca2+는 산소와 결합하고 SO42-는 잔류 리튬을 포함한 양이온과 결합하는 이중 기능화 CEI 층이 만들어지도록 구성됩니다. NCM811 기반 고에너지 전기차 배터리와 장수명 전력저장 셀의 양극 공정에 적용될 수 있어, 잔류 리튬 부담을 덜면서 표면 부산물 축적을 늦추는 효과를 기대할 수 있습니다.

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Key Features:

• 열처리 과정에서 양극재 내부에 Ca2+ 이온과 SO42- 이온으로 분리되어 존재하는 황산칼슘(CaSO4) 첨가제
• 황산칼슘에서 분리된 뒤 양극재 내 산소(O) 원소와 결합하는 Ca2+ 이온
• 황산칼슘에서 분리된 뒤 Li+을 포함하는 양이온 종과 결합하는 SO42- 이온
• NCM계 양극 활물질과 양극재 중량 대비 0.1~0.5 중량%의 황산칼슘 첨가제를 혼합한 혼합물을 열처리하는 단계

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