본 기술은 Ni-rich NCM 리튬 복합 전이금속 산화물 코어 표면에 실릴 보레이트 작용기를 지닌 리튬 테트라메틸실릴보레이트(LTB) 코팅층을 형성한 양극 활물질입니다. LTB는 양극 슬러리 혼합 과정에서 양극 재료와 화학 반응하여 나노 두께의 인공 CEI 층을 만듭니다.
Ni-rich NCM 양극은 비용량이 높지만 불안정한 Ni4+ 종이 전해질을 분해하고 생성된 불소 이온이 전이금속을 침식시켜, 특히 고온에서 용량이 급격히 감소하는 문제가 있었습니다. 기존 무기물 코팅은 수백 ℃ 이상의 열처리가 필요해 공정이 복잡했고, 전해질 첨가제 방식은 첨가제 분해에 의존해야 하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 트리스(트리메틸실릴)보레이트와 리튬 트리메틸실록시드로 LTB를 원스텝 합성한 뒤 슬러리에 혼합하여, 고온 열처리 없이 불소 이온을 SN2 반응으로 소거하는 1~20nm 코팅층을 형성합니다. 이를 통해 55℃ 100사이클 후 69.1% 이상의 용량 유지율을 확보하며, 기존 전극 제조 라인의 슬러리 공정에 적용될 수 있어 별도 코팅 설비 투자 없이 양극의 계면 안정성을 끌어올릴 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축 지원을 통해 개발되었습니다.
WO2020-101173A1
