본 기술은 TiNbO4 전구체를 에틸렌 글라이콜계 2차 알코올 기반 졸-겔법으로 만들고 질소 분위기에서 열처리하여, 나노 크기 입자와 내부 기공, 표면 및 내부에 분포한 탄소 원자를 갖춘 음극 활물질을 구현함으로써 리튬 이온 확산 거리를 줄이고 전기전도도를 높이는 기술입니다.
기존 전이 금속 산화물 음극재는 리튬 이온 전도성이 낮고 충방전 사이클 동안 구조가 불안정해지는 문제가 있었습니다. 전자 이동 속도까지 느려 고속 충방전에서 성능이 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 타이타늄 뷰톡사이드와 나이오븀 에톡사이드를 2차 알코올에 혼합해 입자 크기를 나노 수준으로 제어하고, 아세톤과 증류수를 가수분해 촉매로 쓰는 졸-겔 반응으로 전구체를 얻은 뒤 질소 환경에서 550℃ 초과 온도로 열처리하여 정방·루타일 결정 구조와 잔류 탄소, 제어된 기공을 확보하도록 구성됩니다. 급속충전형 전기버스, 저온 환경 운용 장비, 고출력 하이브리드 차량용 음극에 적용될 수 있어 열처리 온도 조절만으로 기공 크기와 탄소 함량을 맞춤 설계할 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 나노센서 연구소 지원을 통해 개발되었습니다.
US2024-0124320A1, WO2022-260318A1
