수열·초임계 수열 합성 기반 리튬 이차전지용 고체화학 소재 연구

Hydrothermal/Supercritical Hydrothermal Solid-State Chemistry for Lithium Secondary Battery Materials

연구 내용

수열 및 초임계 수열 기반 soft solution processing으로 리튬 이차전지용 전이금속 산화물·인산염 소재의 조성과 결정구조를 제어하는 연구

본 연구는 hydrothermal reaction과 supercritical hydrothermal synthesis를 적용하여 리튬 이차전지용 고체화학 소재를 제조합니다. 용액 기반 전구체 조성과 반응 조건을 조절하여 lithium secondary battery 전극에 요구되는 조성 범위와 결정 구조를 형성하고, 비화학량(nonstoichiometric) 및 전이금속의 산화수·배열 상태가 전기화학적 거동에 미치는 영향을 분석합니다. 특히 phosphate계와 layered oxide계 모두에서 결정화 과정과 cation 분포의 균일성 확보가 핵심 차별점입니다.

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연구 흐름

초기에는 수열 조건에서 생성되는 결정상과 조성 변화를 확인하는 데 집중하였습니다. 2023년에는 초임계 수열 합성으로 비화학량의 lithium iron phosphate를 제조하고, 합성 경로가 소재의 조성과 전극 특성에 미치는 영향을 정리했습니다. 같은 해에는 layered crystal structure Li1-xNi1-x-yMnxCoyO2에서 Ni3+, Mn4+, Co3+의 균일 배치를 목표로 하여 합성-결정구조-배터리 성능의 연계를 구성했습니다. 현재는 두 계열을 동일한 공정 관점에서 비교하여 공정 변수의 설계 규칙을 도출하는 방향으로 확장하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

리튬 이온 배터리 양극 소재
고출력 전극용 결정구조 설계
수명 향상용 결함 제어
조성-전기화학 상관성 규명
친환경 수열 합성 공정 개발
초임계 반응 조건 최적화
전이금속 산화물의 균일 cation 분포
고체화학 기반 소재 스크리닝 플랫폼
전극 성능 예측용 재료 파라미터
배터리용 고순도 결정상 확보