고안정성 망간 리치 양극재
니켈 및 코발트가 없는 리튬 이온 배터리 화학을 발전시키기 위해서는 망간 산화환원 기반 양극재에서 높은 에너지 밀도와 장기 사이클 안정성을 확보하는 것이 중요합니다. 본 연구에서는 망간 리치 양이온 무질서 암염(δ-DRX)에서 파생된 근마이크론 단결정 δ-상 양이온 무질서 암염을 사용하여 망간 산화환원 양극재의 성능 벤치마크를 제시합니다. 이 물질은 400 사이클 동안 약 97%의 용량 유지율로 약 640 Wh kg-1의 에너지 밀도를 달성했습니다. 이러한 높은 에너지 밀도와 사이클 수명은 산소 산화환원 활성을 억제하기 위한 높은 망간 함량과 단결정 입자 크기 조절을 위한 합성 매개변수의 신중한 제어를 통해 달성되었습니다. 고처리량 자동 전자 현미경을 사용하여, 순수한 DRX 상 형성 초기 단계에서 나타나는 입자 간 조성 이질성이 냉각 중 사방정계 LiMnO2 불순물 형성의 원인임을 규명했습니다. 이는 기존 합성법에서 요구되는 긴 고온 유지 시간과 그에 따른 입자 조대화의 원인을 설명합니다. 본 연구는 가속 냉각 전략이 국부적인 불순물 형성을 운동학적으로 억제하여 고온 노출 시간을 줄이고, 망간 리치 DRX 단결정 입자를 근마이크론 영역(D50 = 1.5 µm)으로 축소할 수 있음을 입증했습니다. 이 연구는 망간 리치 DRX 합성에서 입자 크기 제어에 대한 기계론적 기반을 제공하며, δ-DRX가 안정적이고 지속 가능하며 고성능의 니켈 및 코발트가 없는 양극재임을 제시합니다.