| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2018년 봄 (05/16 ~ 05/18, 삼척 쏠비치 호텔&리조트) |
| 권호 | 24권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 | 칼슘을 이용한 고 에너지 밀도 및 안정성을 가지는 Ni-rich 층상 구조 양극 소재 개발 |
| 초록 | Ni-rich 산화물 (Ni≥0.8)양극 소재는 기존 리튬 이온 배터리에 비해 Co의 양을 현저하게 최소화 시키므로, Ni low-content 소재보다 높은 고용량을 나타내는 동시에 공정 비용을 절감 시킬 수 있다.하지만 기존 NCM 소재는 충방전 과정 동안 양이온 혼합으로 인한 전지의 물질 전달 저항 및 층상 구조의 변형으로, 소재 내 입자 간 응집의 파괴 및 Capacity fading 현상이 발생하였다. 본 연구에서 최종 금속산화물 입자를 합성하는데 있어, Ni-rich 양극 소재 내 Li Slab에 양이온의 혼합으로 인해 층상 타입(space group R-3m)의 구조가 스피넬 또는 암염 상으로의 구조적인 변형을 막기 위해 2차입자에 칼슘(Calcium,Ca)을 첨가한다. 칼슘의 첨가는 표면 제어를 통한 최종 입자의 물리·화학적 결합 개선을 목적으로, 충방전 과정 동안 양이온 혼합으로 인한 구조 내 발생하는 응력을 감소시켜 고 안정성 전극 확보를 목표로 한다. 이후 분말의 형태 및 크기와 결정성 확인을 위하여 SEM 및 XRD 분석을 시행하였고, 층상 타입(space group R-3m)의 구조에 (003)/(104) 강도 비율 1.2 이상인 구형 입자를 확인하였다. 그리고 입자 내 분포하는 칼슘과 리튬의 국부적인 위치 및 금속 조성비의 정량적 분석을 위해 EDS 및 ICP 분석을 통해 LiNi0.83Mn0.12Co0.05O2소재 내에 칼슘의 여부를 확인했다. 또한 전기화학적 분석을 통해 Ca의 첨가로, 반쪽 전지에서 수명특성(0.1C, 50회 충방전) 그리고 에너지 밀도 측정 통해 용량 변화를 확인하였고, TEM 분석을 통한 소재의 양이온 혼합의 여부와 소재 내 구조적인 변형을 관찰하였다. |
| 저자 | 강범희, 구예현, 홍순현, 김도진, 김천중 |
| 소속 | 충남대 |
| 키워드 | <P>Ni-rich 산화물; 양이온 혼합; 칼슘</P> |
