수계 리튬이차전지용 표면 처리된 양극 활물질

AlF3 표면 코팅으로 Mn 용출을 막은 수계 리튬전지용 LiMn2O4 양극

본 기술은 수계 리튬이차전지에서 LiMn2O4 등 활물질 표면을 AlF3 같은 금속 불화물이나 금속 산화물로 코팅하여, 전해액과 활물질 사이의 부반응을 차단하고 표면 열화 및 Mn 이온 용출을 방지하는 기술입니다.

수계 전해질을 쓰는 리튬이차전지는 전해액의 전기화학적 불안정성 때문에 활물질 표면이 쉽게 열화되는 문제가 있었습니다. 특히 LiMn2O4는 비가역적인 상 전이와 Mn 이온 용출이 겹치면서 사이클 수명과 출력 특성이 저하되는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 금속 불화물인 AlF3를 양극 활물질 중량 대비 0.001~10 wt%, LiMn2O4의 경우 최적 2 wt%로 균일하게 입혀, 리튬 이온의 삽입·탈리 구조를 유지하면서 수계 환경의 부반응을 억제하도록 구성됩니다. 화재 위험을 낮춰야 하는 건물 내 비상 전원이나 활성탄 음극을 조합한 하이브리드 커패시터형 저장장치에 적용될 수 있어, 1C 100사이클 후 약 90%의 용량 보유율이라는 수치로 내구성을 입증합니다.

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Key Features:

• AlF3가 LiMn2O4 중량 대비 2 wt%의 양으로 코팅된 양극 활물질, 아세틸렌 블랙 및 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 양극
• 활성탄(Activated carbon)을 포함하여 코팅 양극과 짝을 이루며 리튬 이차전지 셀을 구성하는 음극
• 글래스 필터 분리막과 함께 셀을 구성하는 1M Li2SO4 수계 전해질
• 원자 농도 비율 Al/Mn이 542%로 표면에 알루미늄이 풍부하게 분포하는 코팅 양극 활물질

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