멀티 레이어 구조를 포함하는 이차전지 전극 및 그의 제조방법

LFP 보호층을 NCM 활물질층 위에 적층한 계면 퇴화 억제 멀티레이어 전극

본 기술은 고에너지 밀도의 NCM(니켈·코발트·망간) 활물질층 위에 전기화학적 안정성이 높은 LFP(리튬인산철) 활물질층을 보호층으로 적층한 멀티 레이어 전극 구조입니다. 이를 통해 전해질과의 계면에서 일어나는 퇴화를 억제합니다.

전극이 두꺼워질수록 집전체에서 먼 윗부분, 즉 전해질과 맞닿는 계면에서 활물질 퇴화가 가속되어 출력과 수명이 저하되는 문제가 있었습니다. 기존의 비활성 물질 코팅 방식은 보호층이 너무 얇아 보호 효과가 불충분하거나 공정이 복잡하다는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 집전체 위에 NCM 활물질을 포함하는 제1 활물질층을 형성하고, 그 상부에 계면 보호 역할을 하는 LFP 제2 활물질층을 캐스팅하여 적층하도록 구성됩니다. 두 층의 두께 비를 5:3으로 맞추고 100~140℃ 건조 조건과 90:5:5 중량비를 최적화하여 계면 안정성과 내구성을 확보합니다. 휴대용 전자기기, 이동 유닛, 전력 기기 및 에너지 저장장치용 리튬이온전지 전극에 적용될 수 있어, 보호층 자체도 용량을 내는 활물질이므로 에너지 밀도 손실을 최소화할 수 있습니다.

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Key Features:

• 알루미늄 또는 구리 박막 기판 상에 리튬니켈코발트망간산화물을 포함하여 형성된 제1 활물질층
• 제1 활물질층 상에 리튬인산철을 포함하여 형성되어 전해질에 대한 보호층으로 기능하는 제2 활물질층
• 활물질:도전재:바인더가 90:5:5 중량비인 슬러리를 캐스팅한 후 100 내지 140℃에서 건조시켜 분산매를 제거하는 단계
• 총두께 30 내지 40㎛ 범위에서 제1 활물질층과 제2 활물질층의 두께 비를 5:3으로 형성한 멀티 레이어 전극

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