본 기술은 무음극 리튬이차전지의 양극 활물질층에 희생 양극활물질(Li2Cu(1-y)NiyO2)을 도입하는 기술입니다. 이 물질은 초기 충전 때 리튬 공급원 역할을 하고 방전 후에도 탈리튬화 상태를 유지하여, 비가역적으로 소모되는 리튬을 보충하고 음극 집전체에 얇고 균일한 잉여 리튬층을 형성합니다.
무음극 리튬이차전지는 충방전 과정에서 전해액과의 부반응으로 SEI 층이 계속 형성되는 문제가 있었습니다. 여기에 리튬 수지상 성장과 불균일한 리튬 전착이 더해져 전지가 불안정해지고 수명이 짧아지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 메인 양극활물질과 함께 Li2Cu(1-y)NiyO2 (0.3≤y≤0.5) 희생 양극활물질을 10~40 wt% 함유시키도록 구성됩니다. 초기 충전 시 희생 물질에서 나온 리튬이 음극 집전체에 전착되고, 방전 후에도 희생 물질이 재리튬화되지 않아 후속 사이클에서 소모되는 리튬을 메울 잉여 리튬층이 남게 됩니다. 초경량 웨어러블 기기와 고에너지 밀도 모바일 배터리 등에 적용될 수 있어, 음극 소재를 생략해 부피를 줄이면서도 사이클이 거듭될 때의 용량 손실을 완화할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 도시광산의 희소금속 재자원화 기술 고급트랙 지원을 통해 개발되었습니다.
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