O2-O3 상간 성장 LiCoO2 재활용: 고전압 안정성 및 성능 향상

폐리튬이온배터리(LIB)의 직접 재생은 높은 원소 회수율과 낮은 에너지 소비로 차세대 재활용 전략으로 주목받고 있습니다. 그러나 5~8년 전 원 설계의 한계로 인해 폐 LiCoO2(LCO)의 단순 회수만으로는 현대 에너지 저장 시스템에 적합한 전기화학적 특성을 유도하기 어렵습니다. 또한, 기존 O3 상을 가진 상용 LCO는 본질적으로 고전압 안정성이 부족하다는 단점이 있습니다. 본 연구에서는 폐 LCO의 성능 저하 특성을 업사이클링 발판으로 활용하여, 격자 재구성과 이온 교환 유도 상 변환을 통해 O2-O3 상간 성장 구조를 가진 새로운 LCO로 성공적으로 재생했습니다. O2 상 함량은 SLCO의 리튬 결핍 수준을 조절하여 정밀하게 제어되었습니다. 얽힌 격자 전위의 도움으로 O2 및 O3 상이 일관되게 맞물려 격자 팽창과 산소 방출을 효과적으로 완화했습니다. 최적화된 재료는 0.1C에서 223.3 mAh g-1의 용량을 제공하며, 1.0C에서 100회 사이클 후 90.6%의 용량을 유지하여 상용 LCO를 능가하는 성능을 보였습니다. 또한, 변형된 전해질을 사용하여 5C에서 500회 사이클 후 73.6%의 용량 유지율을 달성했습니다. 이는 O2-O3 상간 성장 LCO의 이점을 강조하며 고성능 양극을 향한 유망한 업사이클링 경로를 제시합니다.