본 기술은 층상 롬보히드럴(R-3m) 구조의 전이금속층 일부를 리튬으로 치환하여 Mn의 산화수를 +4가로, Ni과 Co의 산화수를 +3가로 유지시키는 고안정성 수퍼구조(superstructure)를 형성하는 기술입니다.
기존 니켈 기반 고용량 양극활물질은 충방전 과정에서 결정 구조가 불안정해져 열적 특성이 떨어지는 문제가 있었습니다. 이러한 구조 열화는 곧 수명 특성 감소로 이어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 전이금속층 내 리튬 치환으로 Mn4+ 수퍼구조를 유도하고, 670~750℃ 범위의 열처리를 통해 Mn4+, Ni3+, Co3+ 산화 상태가 유지되도록 구성됩니다. 이 수퍼구조는 XRD 2θ 20°~25° 영역의 피크와 TEM 회절 패턴으로 확인할 수 있어 품질 관리 지표로도 활용 가능합니다. Ni 85% 이상 NCM 양극재를 쓰는 전기차 배터리와 고온 환경에 노출되는 에너지저장장치에 적용될 수 있어, 별도 코팅 없이 결정 내부 질서화만으로 열 안정성을 끌어올릴 수 있습니다.
WO2016-114586A1
