하이니켈 NCM 배터리 기술

하이니켈 NCM 배터리 기술

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기술1. 도핑(Doping)

• 니켈의 2+~4+까지의 변이, 양이온 혼합 방지를 위한 니켈 이동 제한 방법임
• 도핑물질로는 Al, Zr, Mg, Ti, B, F, W, Mo, Ga, Vb, Ca 등
• 도핑물질 특징으로는 전기화학적 비활성 원소, 높은 극성, 넓은 이온반경, 산소와의 강한 결합력임
• NCM(니켈 80% 이하 함량)에서 안정성을 높일 때 Al Doping을 사용하기도 함
• Al Doping에서 Al은 이온 반지름이 작아 고전압 전해질에서 산화되지 않음
• 또한, 일차 입자 구조로, 안정하여 작은 비중의 도핑으로도 용량 증가 및 니켈의 리튬 자리 이동을 막아줌
• 다만, 리튬 이온의 확산을 방해해 용량 손실을 가져올 수 있는 단점이 존재
• 국내에서 에코프로비엠, 엘앤에프가 양산 중, 포스코케미칼도 개발 중인 방식임
• NCM(니켈 80% 이상)에서의 다양한 도핑(Zr, Ti, B 등) 기술이 시도되고 있음

기술2. 코팅(Coating)

• 내부구조 안정화가 도핑이라면, 코팅은 성능 유지와 관련있는 기술임
• 코팅을 통해 양극 활물질이 전해액과 직접 접촉 방지함
• 전해액 분해나 산화를 방지할 수 있음
• 코팅 재료는 전도성 소재와 고속 이온 도체임
• 흔히 적용하는 재료는 Al, Zr임
• 도핑과 코팅은 함께 조합할 경우, 안정성, 성능 유지가 동시에 해결됨

기술3. 단결정, 다결정 

• 단결정은 NCM, NCA 등 현재, 다결정 구조 양극활물질 사용 중으로, 압연공정 시 결정이 부서지며 배터리 성능 저감을 초래함
• 또한 다결정은 충방전이 지속될 수록 부서져 불순물이 발생하며 배터리 효율이 감소함
• 다결정의 경우 충방전 시 내부 미세 균열 형성이 가장 큰 문제점임
• 이는 활물질에서 리튬이 75% 이상 추출되면 단위 셀 부피가 단계적으로 감소함
• 다결정은 배열 방향이 다르기에 활물질끼리 내부 응력이 증가함
• 열처리를 통해 다결정을 단결정으로 제조하면 이러한 문제들을 해결할 수 있음
• 공정 비용 등 증가를 고려해 적정 단결정 수준을 맞추는게 중요함

 

주식분석

주식 분석은 여기에서 하고 있습니다.

참고삼아 봐주시면 좋을거 같습니다. 

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