리튬이차전지 양극 소재 계면 안정성 개선을 위한 유기 첨가제 코팅 방법

설포네이트계 유기 전구체 습식코팅으로 인공 CEI를 형성한 하이니켈 양극 소재

본 기술은 하이-니켈계 양극 활물질 표면에 N,N-디메틸피롤리디늄 메틸 설페이트를 습식 코팅한 뒤 열처리하여, 전해질 분해를 억제하는 설포네이트계 인공 CEI 층을 형성함으로써 양극의 계면 안정성을 개선하는 기술입니다.

고용량 하이-니켈계 NCM 양극 활물질은 반응성이 높아 전해액과의 부반응이 빠르게 진행되는 문제가 있었습니다. 이 과정에서 생긴 분해 산물이 계면 저항을 키워 사이클 성능을 급격히 떨어뜨리고 스웰링까지 일으키는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 양친매성 유기 전구체인 N,N-디메틸피롤리디늄 메틸 설페이트를 직접 합성해 양극 활물질 표면에 1~10 중량%로 습식 코팅하고, 대기압 550~650℃ 열처리로 설포네이트계 인공 CEI 층을 고정화하도록 구성됩니다. NCM811 양극 분말을 공급하는 소재 기업의 후처리 공정이나 고에너지밀도 전기차 셀 제조에 적용될 수 있어, 50회 충방전 후 97.4% 용량 유지와 99.8% 평균 쿨롱 효율이라는 차별화된 품질 지표를 제시할 수 있습니다.

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Key Features:

• LiNixCoyMnzO2로 표시되는 삼성분계 층상 구조의 하이-니켈(High-Ni)계 양극 활물질을 준비하는 단계
• N,N-디메틸피롤리디늄 메틸 설페이트를 포함하는 코팅 용액에 양극 활물질을 투입하고 교반하여 표면에 유기 전구체를 습식 코팅하는 단계
• 유기 전구체가 습식 코팅된 양극 활물질을 분리해낸 후 열처리하여 표면에 N,N-디메틸피롤리디늄 메틸 설페이트 층을 고정화하는 단계
• N-메틸피롤리딘과 아세토나이트릴 혼합 용액에 디메틸 설페이트를 첨가하여 N-메틸화 반응을 진행시키는 전구체 합성 단계

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