본 기술은 층상 구조를 갖는 베이스 양극 활물질 전구체의 표면 결정 구조를 층간 간격이 더 넓은 제2 결정 구조로 바꾼 뒤, 양이온 교환 용액으로 제1 금속 일부를 제2 금속으로 교환하여 잔류 음이온과 수분을 제거하고 결정학적 안정성을 높이는 기술입니다.
기존 공침법으로 만든 양극 활물질 전구체에는 물이나 음이온이 내부에 남아, 최종 양극 활물질을 제조할 때 결정 내부에 다수의 보이드가 생기는 문제가 있었습니다. 이로 인해 충방전 중 입자가 팽창과 수축을 반복하면서 마이크로 크랙이 발생하고 수명 특성이 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 베이스 전구체를 층간 간격이 넓은 결정 구조로 변환한 다음 코발트 등 제2 금속이 포함된 양이온 교환 용액에서 환류 열처리를 수행하여 내부 잔류 음이온을 제거하고, 제2 금속을 입자 표면에 집중 분포시켜 코어-쉘 구조의 양극 활물질을 형성하도록 구성됩니다. 이에 따라 하이니켈 NCM 계열 양극재 양산 공정과 전기차용 장수명 셀 개발에 적용될 수 있어 사이클 후반의 입자 균열을 줄이고 용량 감퇴를 늦추는 데 기여합니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 나노 수준의 정밀 제어를 통한 고성능 리튬이차전지용 전극활물질 연구 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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