리튬 이차전지용 음극 및 그 제조방법

전자빔 조사로 전도도와 바인더 가교를 동시에 개선한 리튬티탄산화물 음극

본 기술은 리튬티탄산화물(LTO) 또는 실리콘 음극 활물질에 전자빔을 조사해 결정 격자 변화와 포집 전자(trapped electron) 생성을 유도하고, 고분자 접착제를 가교시켜 전기 전도도와 충방전 성능을 끌어올리는 기술입니다.

리튬티탄산화물(Li4Ti5O12)은 수명과 안전성이 뛰어나지만 전기 전도도가 10^-9 S/cm 수준으로 본질적으로 낮았습니다. 이 때문에 초기 용량 손실이 크고 율 특성(rate capability)이 떨어지는 문제가 있었습니다.

본 기술은 음극 활물질 자체 또는 활물질이 포함된 슬러리 코팅층에 0.5~10MeV, 10~1000kGy 조건의 전자빔을 조사하여 전기 전도성을 개선하고, 이 과정에서 고분자 접착제의 화학적 가교를 유도해 활물질과 도전재 간 접촉을 강화하도록 구성됩니다. 장수명이 요구되는 전력망 주파수 조정용 ESS, 전기버스 급속충전 배터리, 저온 시동용 보조전원 등에 적용될 수 있어 LTO 고유의 안전성은 유지하면서 고율 충방전 대응력을 보강할 수 있습니다.

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Key Features:

• 리튬티탄산화물, 카본블랙 또는 아세틸렌 블랙인 카본계 물질 및 고분자 접착제를 포함하는 음극활물질층
• 전자빔이 조사된 리튬티탄산화물을 카본계 물질 및 고분자 접착제와 혼합하여 집전체 상에 코팅하는 단계
• 리튬티탄산화물, 카본계 물질 및 고분자 접착제의 혼합물을 집전체에 도포한 뒤 전자빔을 조사하는 단계
• 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어지며 30 내지 50㎛ 두께의 음극활물질층이 형성되는 집전체

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