| 초록 |
전기자동차의 수요가 급격히 증가함에 따라 높은 에너지밀도와 낮은 가격을 갖는 리튬이온전지가 요구되어 왔다. 이에 따라 리튬이온전지의 양극 소재로서 기존 전지에 적용되어온 LiCoO2 보다 높은 에너지 밀도를 갖는 Ni-rich 층상 계 양극 소재가 주목받고 있다. 연구자들은 Ni의 함량을 높여 높은 가역 용량을 얻는 데에는 성공하였으나, 산화물 내 Ni의 함량이 높을수록 구조적으로 불안정하며 이는 전지의 안정성 및 전기화학적 성능을 심각하게 저하시킨다. 그 이유는 충전 시 반응성이 큰 Ni4+ 이온의 발생으로 전해질과의 산화 반응이 일어나 부 반응 물질을 발생시키고, inactive한 NiO의 형성으로 리튬 이온 확산을 방해하여 전기화학적 성능이 저하되기 때문이다. 본 연구에서는 polydopamine을 코팅하여 양극 표면에 형성된 –OH 작용기를 통하여 Ti4+ 이온을 표면에 잡아두는 방식으로 Ni-rich NCMs에 Ti 계 산화물 코팅 층을 형성하였다. 이는 표면에 집중적으로 산화물 코팅 층이 잘 형성되도록 돕게 되며 따라서 양극 활물질 입자 표면에 전반적으로 균일한 코팅 층을 얻을 수 있었다. 이를 통해 충전 과정에서 발생하는 전해질과의 부 반응을 억제하여 표면 안정성을 향상시키고, 수명 안정성 및 고출력 특성 또한 향상시켰다. 본 연구에서는 코팅 층의 존재 및 소재의 결정성을 확인하기 위해 SEM과 XRD 분석을 실시하였고, TEM분석을 통해 양극 소재의 표면에 Ti 계 산화물 코팅 층이 균일하게 형성되었음을 확인하였다. |
