코발트 없는 초고니켈층산화물 양극재의 구조/계면 공학을 통한 장기 주행 안정성 향상

요약 코발트가 없는 초고니켈(Ni > 0.9) 층상 산화물 양극재의 개발은 전기차의 주행 거리 제한 및 비용 효율성을 해결하는 데 큰 잠재력을 보여주지만, 구조적 내구성, 열 안정성 및 안전성에서 상당한 장애물이 여전히 존재합니다. LiNi 0.95 Mn 0.05 O 2의 구조적 무결성과 계면 안정성을 동시에 향상시키기 위해, Zr/Al 벌크 도핑과 Li 6 Zr 2 O 7 표면 코팅을 통합한 이중 기능 공동조절 전략이 구현되었습니다. 제어된 Zr 4+ /Al 3+ 공동 첨가는 층간 간격을 확장하고 전이 금속-산소 결합을 강화하며 산소 프레임워크를 안정화하여 Li + 확산 동역학을 개선하고 양이온 무질서를 억제합니다. 동시에 에피탁시 Li 6 Zr 2 O 7 코팅은 잔여 리튬 종을 제거하여 표면을 효과적으로 수동화하고, 결정 성장 억제하며, 계면 부반응을 억제합니다. 이러한 결합된 벌크-표면 수정은 기계적 스트레스 유도 균열 전파 및 해로운 상 변화를 시너지 효과로 억제합니다. 따라서 최적화된 양극은 1 C에서 100 사이클 후 96.9%의 용량 유지율을 달성하며, 극한의 전기화학적 조건(4.5 V 컷오프 전압)과 열적 극한(−10 °C/60 °C)에서도 안정적인 작동을 유지합니다. 이 연구는 강력한 초고니켈 양극을 설계하기 위한 시너지 수정 패러다임을 보여 주어 차세대 고에너지 밀도 리튬 이온 배터리의 발전을 촉진합니다.