고에너지·장수명 O3형 양극 소재

O3형 층상 산화물은 저렴하고 에너지 밀도가 높아 나트륨 이온 배터리용 양극 소재로 주목받고 있습니다. 그러나 장기간 충방전 시 급격한 용량 감소가 발생하며, 이는 불균일한 Na+ 분포와 미세 균열 형성에 기인합니다. 본 연구는 층상 양극의 표면 화학적, 기계적 안정성을 향상시키기 위해 고속 이온 전도체인 NaCaPO4 코팅과 Ca2+ 농도 구배 도핑을 통합한 맞춤형 재구성층을 개발했습니다. Ca2+ 농도 구배가 적용된 계면은 입자 내 균일한 상 변이를 촉진하고, 격자 불일치를 최소화하며, Na+ 분포를 균일하게 하고, 피닝 효과를 통해 미세 균열 형성을 완화합니다. 그 결과, 최적화된 샘플은 고전압 조건 및 넓은 온도 범위(-10~50°C)에서 향상된 전기화학적 성능과 견고한 신뢰성을 보였습니다. 하드 카본 음극과 결합한 파우치형 전지에서 0.5C 속도로 300회 충방전 후 82.9%의 높은 용량 유지율을 달성하며 실용 가능성을 입증했습니다. 이 확장 가능한 계면 개질 전략은 나트륨 이온 배터리용 첨단 산화물 양극 소재 개발에 중요한 통찰력을 제공합니다.