리튬-풍부 층상 양극재(Lithium-rich layered cathodes, LLCs)는 높은 비용량과 에너지 밀도 때문에 리튬이온전지(LIBs)를 위한 유망한 차세대 재료로 간주된다. 그러나 이들의 낮은 사이클 안정성(cyclability)은 상용 적용에 있어 중대한 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 추가 코팅 전구체 없이, 기존의 LLC에 불화리튬(LiF) 코팅을 적용하는 간단한 1단계 전극 열처리(one-step electrode heat-treatment) 방법을 도입하여 사이클 안정성을 향상시키고자 하였다. 열처리 과정에서 바인더로 사용된 PVDF와 리튬 잔사(LiOH 및 Li 2 CO 3 )가 반응하여 무정형의 LiF 코팅층(LiF-LLC)을 형성한다. LiF-LLC는 초기에는 과전압(overpotential)이 더 높아 순수 LLC에 비해 낮은 용량(220.2 대 246.6 mAh g⁻¹)을 보였으나, 0.2 C 조건에서 100사이클 후에는 더 우수한 성능을 나타냈다. LiF-LLC는 95.1%의 유지율로 219.4 mAh g⁻¹의 방전 용량을 유지한 반면, 순수 LLC는 83.4%의 유지율을 보이며 164.8 mAh g⁻¹에 그쳤다. 종합 분석 결과, LiF 코팅층이 양극 계면을 효과적으로 패시베이션하여 HF 공격으로 인해 유발되는 전이 금속 용출과 상 전이(phase transformation)를 억제함을 확인하였다. 또한 LiF-LLC는 더 높은 리튬이온 확산성(lithium-ion diffusivity), 더 낮은 계면 임피던스(interfacial impedance), 그리고 향상된 Mn- 및 O-이온 레독스(redox) 활성도를 나타냈다. 이러한 결과는 단순한 전극 열처리만으로도 LLC의 사이클 안정성을 현저히 향상시킬 수 있음을 보여준다.

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