충전상태의 단결정 고 Ni계 층상 양극 소재의 구조 안정성

Abstract

Li[Ni1-x-yCoxMny]O2 양극 소재의 단결정화는 Ni의 함량이 80% 이하인 경우 NCM 양극 소재 입자 내부에 발생하는 미세 균열을 효과적으로 제어하는 방법으로 제시되었다. 투과전자현미경 분석을 통해 4.3V 전압까지 충전된 단결정 Li[Ni0.7Co0.15Mn0.15]O2 소재에서 비가역적 손상은 확인되지 않는다. 반면 단결정 Li[Ni0.9Co0.05Mn0.05]O2 소재는 H2→H3 상전이에 의한 내부 응력 발생과 느린 Li 이온 수송으로 인한 입자 내부의 Li 및 상의 불균일한 분포가 발생하여 구조적 손상이 발생한다. 특히 Li[Ni0.9Co0.05Mn0.05]O2 소재는 첫 충전 사이클에서 입자를 가로지르는 균열 및 서로 다른 상의 경계에서 결함이 생성된다. 고 Ni계 단결정 층상 양극 소재가 충전 상태에서의 겪는 구조적 결함을 억제하여 사이클링 안정성을 향상하기위해 충전 시 Li의 탈리속도를 늦추거나 입자의 크기를 줄이는 것을 제안한다.