본 기술은 5V급 스피넬 구조 양극활물질(LiNixMny-αM1αO4-βM2β)에 Nb, Mo, Ta, W 같은 고가수 금속(M1)과 F, Cl 같은 음이온(M2)을 복합 도핑하여 Mn의 평균 산화가수를 3.5 이상 4 미만으로 정밀하게 제어함으로써 구조적 안정성과 수명 특성을 개선하는 기술입니다.
기존 스피넬 구조 양극활물질(LiMn2O4)은 고전압 충방전 시 망간이 용출되면서 구조가 붕괴되고 방전 용량이 낮았습니다. 또한 충방전 횟수가 늘어날수록 성능이 급격히 열화되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 습식 공침 단계에서 +5 또는 +6가 전이금속(M1)을 전구체에 도핑하고, 건식 볼밀 공정으로 음이온(M2)을 추가 도핑하여 Mn3+ 함량을 0.3%~3.38% 범위로 맞춤으로써 결정 구조를 안정화하고 표면 열화를 억제하도록 구성됩니다. 코발트 없는 고전압 전기차 배터리, 고출력 전동공구, 하이브리드 차량용 셀에 적용될 수 있어 희소 금속 의존도를 줄이면서 5V급 작동 영역에서의 내구성을 확보할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 인터페이스 최적화 맞춤형 rod-shape 이차전지소재 원천 및 상용화기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
WO2020-235893A1
