스마트폰, 무선 전자기기를 비롯한 전기차까지 리튬이온 배터리의 사용도가 매우 높아짐에 따라 높은 용량과 안정성에 대한 요구 사항은 더욱 많아지고 있다. 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해 특히 양극 소재에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 다양한 양극 소재 중 높은 에너지 밀도와 층상 구조를 나타내는 니켈이 풍부한 LiNiCoMnO2 cathode 소재는 고용량과 우수한 안정성을 갖춘 리튬이온 배터리를 위해 많은 연구가 되어왔다. 그러나 주 원소인 ...
스마트폰, 무선 전자기기를 비롯한 전기차까지 리튬이온 배터리의 사용도가 매우 높아짐에 따라 높은 용량과 안정성에 대한 요구 사항은 더욱 많아지고 있다. 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해 특히 양극 소재에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 다양한 양극 소재 중 높은 에너지 밀도와 층상 구조를 나타내는 니켈이 풍부한 LiNiCoMnO2 cathode 소재는 고용량과 우수한 안정성을 갖춘 리튬이온 배터리를 위해 많은 연구가 되어왔다. 그러나 주 원소인 코발트의 높은 원가와 가격 변동성은 리튬이온 배터리의 지속적인 개발에 심각한 문제로 남아있다. 따라서 본 연구에서는 고성능 리튬이온 배터리용 F-doped Co-free Ni-rich LiNixMn1-xO2 (0.7≤x≤0.9) cathode를 제작하였다. 고용량 양극재를 개발하기 위해 니켈 함량을 높인 LiNiCoMnO2 cathode를 제작하였고, 전기화학 분석을 진행했을 때 안정성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 플루오린도핑을 진행하였고 도핑되지 않은 LiNiCoMnO2 cathode와 비교하였을 때, 플루오린이 도핑된 LiNiCoMnO2 cathode는 100 사이클 동안 0.5 C에서 더 높은 용량 유지를 확인할 수 있었다. 또한, 플루오린이 도핑된 샘플은 리튬이온 확산을 촉진하여 고전류 밀도에서의 가역성 및 고용량을 유지하였다.
스마트폰, 무선 전자기기를 비롯한 전기차까지 리튬이온 배터리의 사용도가 매우 높아짐에 따라 높은 용량과 안정성에 대한 요구 사항은 더욱 많아지고 있다. 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해 특히 양극 소재에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 다양한 양극 소재 중 높은 에너지 밀도와 층상 구조를 나타내는 니켈이 풍부한 LiNiCoMnO2 cathode 소재는 고용량과 우수한 안정성을 갖춘 리튬이온 배터리를 위해 많은 연구가 되어왔다. 그러나 주 원소인 코발트의 높은 원가와 가격 변동성은 리튬이온 배터리의 지속적인 개발에 심각한 문제로 남아있다. 따라서 본 연구에서는 고성능 리튬이온 배터리용 F-doped Co-free Ni-rich LiNixMn1-xO2 (0.7≤x≤0.9) cathode를 제작하였다. 고용량 양극재를 개발하기 위해 니켈 함량을 높인 LiNiCoMnO2 cathode를 제작하였고, 전기화학 분석을 진행했을 때 안정성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 플루오린 도핑을 진행하였고 도핑되지 않은 LiNiCoMnO2 cathode와 비교하였을 때, 플루오린이 도핑된 LiNiCoMnO2 cathode는 100 사이클 동안 0.5 C에서 더 높은 용량 유지를 확인할 수 있었다. 또한, 플루오린이 도핑된 샘플은 리튬이온 확산을 촉진하여 고전류 밀도에서의 가역성 및 고용량을 유지하였다.
The proliferation of lithium-ion batteries in smartphones, wireless electronic devices, and even electric vehicles has led to an increased demand for higher capacity and improved stability. Particularly, extensive research is underway concerning electrode materials to meet these requisites. Ni-rich ...
The proliferation of lithium-ion batteries in smartphones, wireless electronic devices, and even electric vehicles has led to an increased demand for higher capacity and improved stability. Particularly, extensive research is underway concerning electrode materials to meet these requisites. Ni-rich LiNiCoMnO2 cathodes, which exhibit high energy densities and layered structures, have been studied For Li-ion batteries (LIBs) with high capacities and excellent stabilities. However, the high cost and price fluctuation of Co as the main element in the cathodes remain severe issue for the stable development of LIBs. Therefore, in this study, F-doped Co-free Ni-rich LiNixMn1-xO2 (0.7≤x≤0.9) cathodes were prepared for high-performance LIBs. With increasing Ni content, the undoped Ni-rich LiNixMn1-xO2 cathodes exhibited increased discharge capacities and decreased stabilities. In contrast, the F-doped Ni-rich LiNixMn1-xO2 cathodes delivered higher cycle retentions at 0.5 C for 100 cycles compared to the undoped cathodes. In addition, the F doping of Ni-rich LiNixMn1-xO2 cathodes can facilitate Li-ion diffusion, retaining their reversibility and high capacities at high current densities.
The proliferation of lithium-ion batteries in smartphones, wireless electronic devices, and even electric vehicles has led to an increased demand for higher capacity and improved stability. Particularly, extensive research is underway concerning electrode materials to meet these requisites. Ni-rich LiNiCoMnO2 cathodes, which exhibit high energy densities and layered structures, have been studied For Li-ion batteries (LIBs) with high capacities and excellent stabilities. However, the high cost and price fluctuation of Co as the main element in the cathodes remain severe issue for the stable development of LIBs. Therefore, in this study, F-doped Co-free Ni-rich LiNixMn1-xO2 (0.7≤x≤0.9) cathodes were prepared for high-performance LIBs. With increasing Ni content, the undoped Ni-rich LiNixMn1-xO2 cathodes exhibited increased discharge capacities and decreased stabilities. In contrast, the F-doped Ni-rich LiNixMn1-xO2 cathodes delivered higher cycle retentions at 0.5 C for 100 cycles compared to the undoped cathodes. In addition, the F doping of Ni-rich LiNixMn1-xO2 cathodes can facilitate Li-ion diffusion, retaining their reversibility and high capacities at high current densities.
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