니켈-코발트-망간 삼원계 층상 구조 양극활물질(NCM) 연구는 니켈의 함량을 높여 에너지 밀도를 증가시키는 방향으로 전개되고 있다. 그러나 이러한 하이니켈 NCM 양극은 입자 내부 크랙 생성과 구조적·화학적 불안정성 등에 의해 빠르게 용량이 감퇴하는 문제를 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 선행논문에서는 전구체 제조 단계에서 새로운 처리를 도입하여 1차 입자의 형상이나 특성을 바꾸어 기계적 ...
니켈-코발트-망간 삼원계 층상 구조 양극활물질(NCM) 연구는 니켈의 함량을 높여 에너지 밀도를 증가시키는 방향으로 전개되고 있다. 그러나 이러한 하이니켈 NCM 양극은 입자 내부 크랙 생성과 구조적·화학적 불안정성 등에 의해 빠르게 용량이 감퇴하는 문제를 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 선행논문에서는 전구체 제조 단계에서 새로운 처리를 도입하여 1차 입자의 형상이나 특성을 바꾸어 기계적 응력을 상쇄하고 안정적인 결정 특성을 부여하였다. 본 연구는 양극 소성 단계에서 결정 형성에 영향을 미치는 조건을 조절함으로써 NCM811의 전기화학적 거동에 차이가 있음을 드러내고자 했다. 먼저 소성 방법에 관하여, 짧은 시간에 강한 에너지를 가하는 레이저 장비로 소성한 NCM811은 상용에 비해 낮은 성능을 보이지만 5분이라는 짧은 시간동안 소성 온도를 유지시켰음에도 NCM의 결정 구조가 형성되었다. 다음으로 냉각 조건에 관하여, 서로 다른 냉각 속도를 거쳐 제조한 노냉(FC), 서냉(SC), 급냉(QC)의 성능을 비교하였다. 그 결과, 서냉의 냉각 조건에서 양이온 혼합이 가장 적어 리튬 이온 확산 속도가 향상되고 입자 내부의 크랙이 적게 발생하여 다른 조건에 비해 용량 유지 특성이 개선되었다.
니켈-코발트-망간 삼원계 층상 구조 양극활물질(NCM) 연구는 니켈의 함량을 높여 에너지 밀도를 증가시키는 방향으로 전개되고 있다. 그러나 이러한 하이니켈 NCM 양극은 입자 내부 크랙 생성과 구조적·화학적 불안정성 등에 의해 빠르게 용량이 감퇴하는 문제를 가진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 선행논문에서는 전구체 제조 단계에서 새로운 처리를 도입하여 1차 입자의 형상이나 특성을 바꾸어 기계적 응력을 상쇄하고 안정적인 결정 특성을 부여하였다. 본 연구는 양극 소성 단계에서 결정 형성에 영향을 미치는 조건을 조절함으로써 NCM811의 전기화학적 거동에 차이가 있음을 드러내고자 했다. 먼저 소성 방법에 관하여, 짧은 시간에 강한 에너지를 가하는 레이저 장비로 소성한 NCM811은 상용에 비해 낮은 성능을 보이지만 5분이라는 짧은 시간동안 소성 온도를 유지시켰음에도 NCM의 결정 구조가 형성되었다. 다음으로 냉각 조건에 관하여, 서로 다른 냉각 속도를 거쳐 제조한 노냉(FC), 서냉(SC), 급냉(QC)의 성능을 비교하였다. 그 결과, 서냉의 냉각 조건에서 양이온 혼합이 가장 적어 리튬 이온 확산 속도가 향상되고 입자 내부의 크랙이 적게 발생하여 다른 조건에 비해 용량 유지 특성이 개선되었다.
The high-nickel NCM cathode shows rapid capacity fading caused by particle crack and structural and chemical instability. To solve this problem, previous papers changed the characteristics of the precursor to offset the mechanical stress and impart stable crystalline properties. This study revealed ...
The high-nickel NCM cathode shows rapid capacity fading caused by particle crack and structural and chemical instability. To solve this problem, previous papers changed the characteristics of the precursor to offset the mechanical stress and impart stable crystalline properties. This study revealed the difference of NCM811 by controlling the conditions affecting the crystal formation in the firing step. Regarding the calcination method, NCM811 calcinated by laser showed low performance compared to commercial products, however, the crystal structure of the NCM was formed even when the firing time is 5 minutes. Regarding the cooling rate, slow cooling had the least cation mixing and particle crack, so that the capacity retention was improved.
The high-nickel NCM cathode shows rapid capacity fading caused by particle crack and structural and chemical instability. To solve this problem, previous papers changed the characteristics of the precursor to offset the mechanical stress and impart stable crystalline properties. This study revealed the difference of NCM811 by controlling the conditions affecting the crystal formation in the firing step. Regarding the calcination method, NCM811 calcinated by laser showed low performance compared to commercial products, however, the crystal structure of the NCM was formed even when the firing time is 5 minutes. Regarding the cooling rate, slow cooling had the least cation mixing and particle crack, so that the capacity retention was improved.
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