겹층구조의 LMO-NCM 복합양극을 통한 고온 사이클 수명개선 연구 (Enhanced Cycle Performance of Bi-layer Structured LMO-NCM Positive Electrode at Elevated Temperature)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기화학회
· 수록지 정보 : 전기화학회지 / 25권 / 4호 / 184 ~ 190페이지
· 저자명 : 유성태, 류지헌

초록

스피넬 구조의 LiMn2O4 (LMO) 및 층상구조의 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM)는 리튬이온 이차전지의 양극 활물질로 널리 사용되어 왔다. 가격이 저렴하고 안전성이 우수한 LMO와 용량이 크고 고온 수명이 유리한 NCM 양극 물질은 상호 보완적인 특성을 가지고 있어, 두 활물질을 혼합하여 특히 hybrid electric vehicle (HEV)를 포함한 중대형 전지 등에서 양극으로 채택되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 LMO와 NCM으로 구성된 복합전극을 제조할 때, 이를 단순히 혼합하여 제조한 blend 전극과 두 전극을 겹층구조로 제조한 전극의 수명특성을 비교하였다. 두 활물질의 비율을 모두 1:1로 구성하여 제조한 겹층전극은 blend 전극과 유사한 용량 및 동등한사이클 수명을 지니고 있었다. 그리고, 완전지의 고온 사이클에서는 LMO를 먼저 코팅하고 나서 NCM을 코팅한 LN 전극이 가장 우수하였으며, NCM을 먼저 코팅하고 LMO를 다음에 코팅한NL 전극은 표면에 LMO가 주로 위치하면서 blend 전극보다 오히려 용량퇴화가 더 빠르게 진행되었다. 또한, LSTA (linear sweep thermmametry) 분석결과에서도 LMO가 주로 전극내부에 위치한 LN 겹층전극의 열적 안정성이 보다 우수하였다.

영어초록

Spinel LiMn2O4 (LMO) and layered LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM) are widely used as positive electrode materials for lithium-ion batteries. LMO and NCM positive electrode materials have a complementary properties. LMO has low cost and high safety and NCM materials show a relatively high specific capacity and better cycle life even at elevated temperature. Therefore, the LMO and NCM active materials are blended and used as a positive electrode in large-size batteries for electric vehicles (xEV). In this study, the cycle performance of a blended electrode prepared by simply mixing LMO and NCM and a bi-layer electrode in which two electrode layers aree sequentially coated are compared. The bi-layer electrode prepared by composing the same ratio of both active materials has similar capacity and cycle performance to the blend electrode. However, the LN electrode coated with LMO first and then NCM is the best in the full cell cycle performance at elevated temperature, and the NL electrode, in which NCM is first coated with LMO has a faster capacity degradation than the blended electrode because LMO is mainly located on the top of the electrode adjacent to electrolyte and graphite negative electrode. Also, the LSTA (linear sweep thermmametry) analysis results show that the LN bi-layer electrode in which the LMO is located inside the electrode has good thermal stability.

참고자료

· 없음