양극활물질의 제조 방법

질소 분위기 열처리로 코어-쉘 공극을 형성한 고확산 리튬 양극활물질

본 기술은 리튬 금속 산화물을 합성하기 전에 질소 가스 분위기에서 금속 산화물을 열처리하여 산소 비율이 낮은 제2 금속 산화물을 만들고, 이를 통해 입자 내부에 공극 영역을 갖는 코어-쉘 구조를 형성하면서 결정립 크기를 제어하는 양극활물질 제조 기술입니다.

기존 양극활물질은 충방전 과정에서 구조적으로 불안정하고 리튬 확산 계수가 낮으며 계면 저항이 높아, 전기화학적 성능과 수명이 쉽게 저하되는 문제가 있었습니다.

본 기술은 제1 금속 산화물을 NH3 가스 등 질소 분위기에서 열처리하여 결정립을 미세화하고 내부 공극을 포함하는 2차 입자 형태의 제2 금속 산화물을 얻은 뒤, 이를 리튬염과 소성하여 리튬 금속 산화물을 합성하도록 구성됩니다. 전기차용 고출력 배터리 셀과 급속 충전형 소형 전지의 양극 소재에 적용될 수 있어, 내부 공극이 충방전 중 부피 변화를 흡수하고 짧아진 확산 경로가 리튬 이동을 빠르게 하는 효과를 기대할 수 있습니다.

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Key Features:

• 질소를 포함하는 가스 분위기에서 제1 금속 산화물을 열처리하여 산소 비율이 더 낮은 제2 금속 산화물을 제조하는 단계
• 제2 금속 산화물과 리튬염을 함께 소성하여 최종 리튬 금속 산화물을 제조하는 단계
• 복수의 1차 입자가 집합된 2차 입자로 구성되며 코어부와 이를 감싸는 쉘부를 포함하는 제2 금속 산화물
• 코어부와 쉘부 사이에 제공되어 코어부를 둘러싸는 형태로 입자 내부에 형성되는 공극 영역

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본 발명은 삼성전자 미래기술육성센터의 순차적 기상 반응을 이용한 고용량/고속충전용 전극소재 개발 연구 지원을 통해 개발되었습니다.

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