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Vol.19, No.3, August 2016

Enhanced High-Temperature Performance of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Positive Electrode Materials by the Addition of nano-Al2O3 during the Synthetic ProcessLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 양극 활물질의 합성공정 중 나노크기 알루미나 추가에 의한 고온수명 개선
JKES Vol.19, No.3, pp.80-86, August 2016
DOI : 10.5229/JKES.2016.19.3.80
Ji Min Park1, Daeun Kim1,2, Hae Bin Kim1, Joong Ho Bae1, Ye-Ji Lee1, Jae In Myoung1, Eunkyoung Hwang1, Taeeun Yim3, Jun Ho Song4, Ji-Sang Yu4, and Ji Heon Ryu5*박지민1·김다은1,2·김해빈1·배중호1·이예지1·명재인1 황은경1·임태은3·송준호4·유지상4·류지헌5
1Department of Chemical Engineering and Biotechnology, Korea Polytechnic University, 237 Sangidaehak-ro, Siheung-si, Gyeonggi-do, 15073, Korea 2School of Integrative Engineering, Chung-Ang University, Seoul, 06974, Korea 3Department of Chemistry, Incheon National University, Incheon, 22012, Korea 4Advanced Batteries Research Center, Korea Electronics Technology Institute, Seongnam, Korea 5Graduate School of Knowledge-Based Technology and Energy, Korea Polytechnic University, 237 Sangidaehak-ro, Siheung-si, Gyeonggi-do, 15073, Korea1한국산업기술대학교 생명화학공학과, 2중앙대학교 융합공학부, 3인천대학교 화학과 4전자부품연구원 차세대전지연구센터, 5한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원
리튬이온 이차전지의 고용량화를 위해 high-Ni계 양극 활물질이 크게 주목받고 있으나, Ni 함량 이 높아짐에 따라 고온 안정성이 감소하여 수명저하가 발생하게 된다. 본 연구에서는 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622)의 합성공정 중에서 전구체인 전이금속 수산화물과 리튬염의 열처 리 과정에 알루미나 입자를 첨가함으로써 추가적인 표면처리 공정없이 활물질 특성을 개선시키고 자 하였다. 알루미나를 첨가하게 되면 고온 사이클 수명이 개선되었으며, 특히 나노크기의 알루 미나를 사용하는 경우에 초기용량의 감소도 적고 수명도 개선됨을 확인하였다. 그리고, 나노 알 루미나를 함량별로 추가한 결과로 표면형상이 점차 변화함과 동시에 격자상수의 감소가 발생하는 것이 관찰되어 표면코팅과 구조 내 치환이 동시에 발생하고 있음을 확인하였다. LSTA (linearsweep thermmametry)를 사용하여 알루미나의 함량이 증가할 수록 부반응이 감소하며 고온 안정 성이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 전이금속 대비 Al을 2.5 mol% 추가하는 경우에 가장 우 수한 고온 사이클 성능이 나타나는 것을 확인하였다.
Keyword : high-Ni content layered oxide, nano-Al2O3, high temperature performance, thermal stability, lithium-ion batteries

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