전체 글 (29) 썸네일형 리스트형 고전압 양극재의 전해액 산화 억제 기술 LNMO 스피넬 구조와 5V급 고전압 특성 분석LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄(LNMO)는 스피넬 구조를 갖는 고전압 양극재로, 4.7V vs Li/Li⁺의 높은 작동 전압에서 약 130-140mAh/g의 용량을 제공한다. 이 소재의 결정구조는 Fd3m 공간군의 입방정계 스피넬 구조로, 리튬이온이 8a 사이트(사면체 배위), 전이금속이 16d 사이트(팔면체 배위), 산소가 32e 사이트에 위치한다. LNMO의 격자 상수는 약 8.17Å이며, 이는 전통적인 LiMn₂O₄ 스피넬(8.25Å)보다 작아 더 치밀한 구조를 형성한다. 이러한 구조적 특징으로 인해 LNMO는 우수한 구조 안정성과 높은 에너지밀도를 동시에 구현할 수 있다. LNMO에서 전기화학 반응은 주로 니켈의 Ni²⁺/Ni⁴⁺ 산화환원 쌍에 의해 진행.. 리튬이온 배터리 전해액 첨가제의 기능별 분류와 최적 농도 설정 SEI 층 형성 첨가제와 음극 계면 안정화 메커니즘SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층 형성 첨가제는 리튬이온 배터리 전해액에서 가장 중요한 역할을 담당하는 첨가제 그룹이다. 이들 첨가제는 주로 비닐렌 카보네이트(VC), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 에틸렌 설파이트(ES) 등이 있으며, 각각 고유한 SEI 형성 메커니즘을 가진다. VC는 약 1.37V vs Li/Li⁺에서 환원되어 폴리(VC)와 같은 중합체를 형성하며, 이는 기존 EC 분해 산물보다 더 안정하고 균일한 SEI 층을 만든다. VC 첨가제의 최적 농도는 일반적으로 1-5wt% 범위이며, 2wt% 농도에서 가장 우수한 성능을 보인다. FEC는 VC보다 더 낮은 전위인 1.2V에서 환원되기 시작하여 LiF가 풍.. 실리콘 나노와이어 음극재의 부피 팽창 억제를 위한 바인더 개발 실리콘 나노와이어 구조와 리튬화 반응에 따른 부피 변화 메커니즘실리콘 나노와이어는 일차원적 나노구조를 갖는 음극재료로, 직경 10-100nm, 길이 수 마이크로미터의 원통형 형태를 가진다. 이러한 고종횡비(aspect ratio) 구조는 리튬이온의 삽입과 탈리 과정에서 발생하는 응력을 효과적으로 완화할 수 있는 장점을 제공한다. 실리콘의 결정구조는 다이아몬드 구조를 기반으로 하며, 각 실리콘 원자는 4개의 인접 원자와 공유결합을 형성한다. 나노와이어 형태에서는 표면 원자의 비율이 높아져 리튬이온의 확산 경로가 단축되고 반응 속도가 향상된다. 리튬화 반응 과정에서 실리콘은 Li₄.₄Si까지의 합금을 형성할 수 있어 이론적으로 4200mAh/g의 높은 용량을 제공한다. 리튬화 과정은 크게 3단계로 진행된다... NCM(니켈-코발트-망간) 삼원계 양극재의 니켈 함량 증가에 따른 열안정성 변화 NCM 삼원계 양극재의 결정구조와 니켈 함량별 조성 특성NCM(Nickel Cobalt Manganese) 삼원계 양극재는 LiNi₁₋ₓ₋ᵧCoₓMnᵧO₂ 화학식으로 표현되는 층상 리튬 전이금속 산화물이다. 이 소재는 α-NaFeO₂ 구조를 기반으로 하는 R3m 공간군의 육방정계 구조를 가지며, 리튬이온이 위치하는 3a 사이트, 전이금속이 차지하는 3b 사이트, 그리고 산소가 배치되는 6c 사이트로 구성된다. 전이금속 층과 리튬 층이 교대로 적층된 구조에서 리튬이온의 2차원 확산이 가능하여 높은 이온전도도를 구현할 수 있다. 니켈 함량에 따라 NCM은 여러 조성으로 분류된다. NCM111(Li(Ni₁/₃Co₁/₃Mn₁/₃)O₂)은 세 전이금속이 동일한 비율로 구성되어 상대적으로 안정한 구조를 가진다. N.. 리튬이온 배터리 SEI 층 형성 메커니즘과 최적화 SEI 층의 기본 구조와 전기화학적 특성리튬이온 배터리에서 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층은 음극 표면에 형성되는 얇은 보호막으로, 배터리의 성능과 수명을 결정하는 핵심 요소이다. SEI 층은 전해액과 음극재료 간의 전기화학적 반응에 의해 자발적으로 생성되는 passivation layer로, 두께는 일반적으로 수 나노미터에서 수십 나노미터 범위에 형성된다. 이 층의 가장 중요한 특성은 리튬이온은 통과시키지만 전자는 차단하는 선택적 투과성을 갖는다는 점이다. SEI 층의 구조는 크게 내층과 외층으로 구분된다. 내층은 주로 LiF, Li2O와 같은 무기 화합물로 구성되어 높은 기계적 강도와 화학적 안정성을 제공한다. 반면 외층은 Li2CO3, ROCO2Li와 같은 유기 화합.. 이전 1 2 3 4 다음
