표면 처리된 리튬이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법, 상기 양극 활물질을 포함하는 리튬이차전지용 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬이차전지

기상 증착 실란 자기조립단분자막으로 전해질 침투를 차단한 니켈-리치 양극 활물질

본 기술은 니켈-리치 층상 산화물 양극 활물질 표면에 유기 실란계 화합물을 기상 증착하여 자기조립단분자막(SAM)을 형성함으로써, 전해질이 입자 내부로 스며드는 것을 막고 계면 안정성을 개선하는 기술입니다.

니켈-리치 양극 활물질은 고전압 충전 시 전해질이 입자 내부로 침투해 부반응을 일으키는 문제가 있었습니다. 이로 인해 가스 발생, 미세균열, 전극 분극이 뒤따르며 배터리 용량과 수명이 떨어지는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 옥틸트리클로로실란(OTS) 등의 유기 실란 화합물을 기상 증착으로 표면에 입혀 0.1~10nm 두께의 자기조립단분자막을 만들고, Si-O-Ni 공유결합으로 밀착된 소수성 막이 전해질과 활물질의 직접 접촉을 막아 입자 분해와 미세균열을 억제하도록 구성됩니다. 고전압 충전을 요구하는 장거리 전기차 셀과 고에너지 드론 배터리에 적용될 수 있어, 두께 수 나노미터의 얇은 막만으로 가스 팽창과 입자 균열을 함께 다스리는 이점이 있습니다.

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Key Features:

• LiNixM1yM21-x-yO2 화학식으로 표시되며 x가 0.66 이상 0.99 이하인 니켈-리치계 층상 산화물
• 니켈-리치계 층상 산화물의 표면에 형성되고 유기 실란계 화합물을 포함하는 자기조립단분자막
• 표면의 니켈과 유기 실란계 화합물의 실리콘이 공유결합하여 형성되는 Si-O-Ni 결합 구조
• 인접한 유기 실란계 화합물의 미반응 실리콘끼리 서로 연결되어 형성되는 Si-O-Si 결합부

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