본 기술은 니켈 함량 60mol% 이상의 고니켈 양극활물질 예비 입자를 NH4F 또는 NH4HF2 불소 소스와 건식 혼합한 뒤 300℃ 이상에서 열처리하여, 표면에는 LiF 막이나 입자를 형성하고 내부로 갈수록 불소 함량이 점차 줄어드는 농도 구배를 유도하는 기술입니다.
고니켈 양극활물질 표면에 남아 있는 LiOH, Li2CO3 등 리튬 부산물이 전해액과 반응하여 전지 성능을 떨어뜨리는 문제가 있었습니다. 특히 니켈 함량이 높아질수록 열적 불안정성과 전해액 내 금속 용출 문제가 더욱 심해졌습니다.
본 기술은 불소 소스를 건식 코팅한 후 입자의 결정 구조가 변하지 않는 300℃ 이상의 특정 온도 범위에서 열처리하여, 잔류 리튬과 불소가 반응해 LiF 화합물을 형성하도록 구성됩니다. 이 과정에서 표면 잔류 리튬은 감소하고 입자 내부까지 불소가 도입되어 HF 생성과 금속 용출이 억제됩니다. 하이니켈 NCM 계열을 사용하는 장거리 전기차 배터리와 고온 환경에 노출되는 전력 저장용 셀에 적용될 수 있어, 용매를 쓰지 않는 건식 공정만으로 표면 잔류 리튬을 관리할 수 있다는 공정상 이점을 제공합니다.
CN109476507B, EP3441367A1, US10763505B2, US11258064B2, WO2017-188802A1
