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Aluminium phosphate-coated cathode material for high performance Li-ion battery

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Authors
송경선
Advisor
성영은
Issue Date
2019-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
Lithium ion batteriesCathodeNickel richCoatingAluminum phosphate
Description
학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :공과대학 화학생물공학부(에너지환경 화학융합기술전공),2019. 8. 성영은.
Abstract
리튬 이온 배터리 (LIB)는 휴대용 전기 장치뿐만 아니라
에너지 저장장치(ESS), 전기 자동차(Electrical Vehicle) 에
대한 수요로 인하여 높은 에너지 밀도가 요구되고 있다.
배터리의 특성은 주로 사용되는 양극 소재에 따라 달라지고,
해당 물질의 리튬 이용률 및 비 에너지 밀도를 향상시키기위한 많은 연구가 이루어졌다. 더불어, 가격 경쟁력은 전기 자동차의 경쟁력과 일반 운전자의 구매력에 지대한 영향을 미치는데, 이는 순수 전기차인 BEV의 경우 더 지대하다.
Ni-rich한 NCA는 층상 전이 금속 산화물은 기존의
LiNixCoyMn(1-x-y)O2보다 저렴한 비용으로 뛰어난 솔루션이 될 수 있다. 다만 Ni-rich 산화물의 경우 전극과 전해액 사이의 부반응으로 인한 사이클 수명, 신뢰성 및 안전성과 관련하여 개선되어야 할 점이 여전히 존재한다.
본 연구에서는 간단한 wet chemical coating에 의한 AlPO4을 이용한 표면 코팅기술을 소개한다. AlPO4 단일상이 아닌 Al-rich와 P-rich의 2 개의 상으로 존재함이 이미 보고 되었기 때문에, 이를 XPS로 관찰하고. 고전압대에서의 전기화학적인 이점을 확인하고자 한다.
As Lithium ion batteries(LIBs) are in demand for not only portable electric devices also various electrical vehicles, High energy density of LIBs are heavily required. This characteristic is mainly dependent to cathode materials used. Thus, plenty of research have been made to improve the degree of lithium utilization and specific energy density of cathode materials. Rate capability is also one of key issues for convenience and competitiveness of electrical vehicle, especially in case of BEV which is totally run by electrical power sources. Ni-rich layered lithium transition-metal oxides can be a brilliant solution at lower cost than the conventional LiNixCoyMn(1-x-y)O2. However, for these Ni-rich compounds there are still several bottlenecks regarding their cycle life, reliability and safety caused by the side reaction between electrode and electrolyte.[2]
In this research, a simple interface engineering method, surface coating with aluminum phosphate by wet chemical method is introduced. The fact that coating layer is composed of two regions , Al-rich and P-rich, rather than single-phase AlPO4 is reported by Cho et al [1] and studied with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in this research.
.Compare to the pristine NCA, AlPO4-coated NCA delivers high energy and retains cycle performance. Furthermore, it performs better in terms of rate capability in high voltage limit.(4.8V). These results suggest that AlPO4-coated NCA material could act as one promising alternative for next-generation LIBs with high energy density and rate capability in the near future.
Language
eng
URI
http://hdl.handle.net/10371/161103

http://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000158031
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College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Chemical and Biological Engineering (화학생물공학부)Theses (Master's Degree_화학생물공학부)
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