Li‐이온 배터리를 위한 In Situ 가스 분석 및 Operando X-선 회절을 통해 얻은 LiNiO2 양극 재료의 상 변환 행동 및 안정성

니켈이 풍부한 층상 산화물 양극 재료, 특히 최종 구성원인 LiNiO2는 높은 표면 반응성과 탈리튬화 및 리튬화 과정에서의 심각한 구조적 변화와 같은 단점으로 인해 약화되어, 이들 전극 재료를 리튬 이온 배터리에 실제로 적용하기 어렵게 만든다. LiNiO2에서 발생하는 모든 알려진 상 변화 중 H2 상에서 H3 상으로의 변환이 높은 충전 상태에서 물질의 안정성에 가장 해로운 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 다단계 상 변환 과정과 관련 효과를 갈바노스태틱 사이클링, 오페란도 X-선 회절 및 인사이트 압력 및 가스 분석을 통해 분석하였다. 결합된 결과는 구조적 변화와 그것이 LiNiO2의 안정성에 미치는 영향에 대한 철저한 통찰력을 제공한다. H2-H3 변환 동안 가장 중요한 변화는 c-격자 매개변수에서 발생하며, 이는 LiNiO2에 큰 기계적 스트레스를 초래한다. 전기 화학적 안정성 측면에서 H3 영역에서 상당히 저하된다. 산소 발생은 충전 중뿐만 아니라 방전 중에도 관찰되며 H2 및 H3 상의 존재와 상관관계가 있음이 밝혀졌다. 이를 종합하면, 실험 데이터는 약 75 % 충전 상태 이상에서 작동할 때 LiNiO2의 자연스러운 불안정성과 약화 과정에 대한 이해를 높인다.