제조·이공계 전공 · 중급
NCM에서 니켈 함량을 높이면 어떤 이점과 문제가 동시에 생기는지, 하이니켈화의 트레이드오프를 설명해 주세요.
힌트 · Ni는 용량, Co는 구조 안정성·전도도, Mn은 구조 안정성 관점으로 나누고, 하이니켈의 부작용(잔류리튬, 열안정성, 가스)을 언급하세요.
Ni 함량가용 용량cation mixing잔류 리튬열안정성
모범답안
니켈 함량을 높이면 산화·환원에 참여하는 Ni 비율이 커져 같은 전압 범위에서 뽑아낼 수 있는 용량이 늘고, 고가의 코발트 사용량도 줄일 수 있습니다. 대신 Ni2+가 리튬 자리로 들어가는 cation mixing이 늘어 구조 안정성이 떨어지고, 표면 잔류 리튬(LiOH, Li2CO3)이 많아져 슬러리 겔화나 가스 발생 문제가 생깁니다. 또 탈리튬 상태에서 열분해 개시 온도가 낮아져 산소 방출과 열폭주 위험이 커집니다. 그래서 코팅, 도핑, 단결정화, 농도 구배 구조 같은 방법으로 표면과 구조를 보완합니다.
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