리튬전지 전극활성물질의 수열법 합성

전문가 제언

○ 이 글은 리튬2차전지의 철계 양극 활성물질로 LiFePO4를 대표 물질로 선정하여 그의 수열법 합성을 심도 있게 다루고 있다. LiFePO4를 잠깐 살펴보면 폴리 음이온을 포함하는 이 양극 재료는 나시콘형에 한정하지 않고, 특히 인산폴리음이온은 (P2O7)4-, (P3O10)5- 등 축합염을 만들기 쉽기 때문에 가장 큰 폴리 음이온 양극 활성물질군을 형성한다.

○ LiFePO4는 그 중에서도 특히 오리빈형 LiFePO4는 철계 폴리음이온 양극 중 현재 가장 높은 이론 에너지 밀도(560 Wh/kg)를 갖고 있다. 그래서 차세대 리튬전지용 양극 활성물질의 가장 유력한 후보로 많은 연구가 이루어지고 있는데 그의 특징을 살펴보면 아래와 같다.

○ LiFePO4는 희금속이 없고 산소 탈리가 적으며 열안정성이 우수한 데다 만충전상이 화학적으로 안정한 점이 있다. 또한 Fe3+, Fe2+가 불균화 반응이 일어나지 않는 점 등이 있기 때문이다. 한편 인산염 공통의 특징으로 벌크 전도도가 낮은 것이 LiFePO4의 최대의 약점이다. 이를 개선하기 위한 방법이 LiFePO4 양극 표면을 전도성의 카본으로 코팅하는 것이다.

○ 제조 방법을 보면 LiFePO4의 양극 제조 코스트 저감으로 그리고 이 양극의 유일한 제법으로 수열합성이 있고, 마이크로웨이브 합성, 용융급냉법 등이 있다. 본문에 제시된 수열법보다 좀더 진전된 최근의 발표는 출발 수용액 중에 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 가하여 Fe2+이온과 배위능력을 조정 LiFePO4 양극의 결정성장을 억제하여 미립자를 얻는다.

○ 국내 동향은 삼성SDI와 LG화학 등이 일본과 중국에 맞서면서 적극적으로 개발하고 있다. 현재 한국과 일본, 중국이 리튬2차전지 시장을 놓고 치열한 경합을 벌이고 있는 가운데 일본이 전체 시장의 50%를 점유하고 있다. 현재 일본이 주로 주도하고 있지만 삼성SDI가 올해 15.6%의 시장점유율을 확보했고 LG화학이 8.1%로 전체 시장의 24%를 차지했다. 중국의 시장점유율이 26%로 한국보다 약간 앞서 있지만 내년 양사의 대대적인 증설 계획이 예정대로 이뤄지면 시장점유율 판도에서 한국이 중국을 앞설 것으로 보인다.

저자

Mineo Sato

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2010

권(호)

45(3)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

158~162

분석자

손*목

분석물

• 리튬전지 전극활성물질의 수열법 합성.pdf [345,520 byte]

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