본 기술은 니켈 과량 NCM811 양극 활물질 표면에 실리콘·산소·리튬으로 이루어진 리튬 트리메틸실록사이드(LiOTMS)를 코팅하고 열처리하여 표면을 개질한 리튬 이차전지용 양극 소재입니다. LiOTMS를 전해액 첨가제가 아닌 코팅 물질로 활용해 전지 내부의 불화수소를 제거하는 계면층을 형성합니다.
니켈 함량이 80% 이상인 NCM811 양극은 충전 시 불안정한 Ni4+가 계면에 늘어나 전해액 분해가 가속되고 계면 저항이 커져 수명이 급감하는 문제가 있었습니다. 또한 전해액 부반응으로 생긴 불화수소가 전이금속 용출과 음극 SEI 손상을 일으켰고, LiOTMS를 전해액 첨가제로 넣으면 카보네이트 용매와 반응해 초기 쿨롱 효율이 크게 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 LiOTMS와 양극 활물질을 NMP 용매에 혼합해 코팅한 뒤 약 700℃에서 열처리하여 안정한 무기 계열 코팅층을 형성함으로써 고온 충전 시 과전압을 줄이고 100회 충방전 후 63.1%의 방전 용량 유지율을 확보합니다. 전기차와 전력 저장 시스템용 고에너지 밀도 리튬 이차전지 양극재 생산에 적용될 수 있어 니켈 과량 소재의 고온 수명 저하를 간단한 표면 처리만으로 완화할 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축 지원을 통해 개발되었습니다.
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