리튬 니켈 산화물

리튬 니켈 산화물(Li₂Ni0₂)은 리튬과 니켈의 금속산화물로서, 리튬이온 배터리 전극 제조의 첨가제로 사용된다. 영어 약자로 LNO(엘엔오)라고도 한다. 리튬 니켈 산화물은 양극 활물질 중에서 가장 고용량이다. 한국의 ㈜에코프로이노베이션(Ecopro innovation)이 제조하고 있다.

개요

리튬이온 배터리 분야는 NCM, NCA에서 니켈의 비중을 높여 고용량화를 이루기 위한 노력을 진행하고 있다. 니켈(Ni), 코발트(Co), 망가니즈(Mn)를 주성분으로 하는 3원계 하이니켈(Ni-rich) NCM계 양극활물질은 LNO의 고용량, LCO(LiCoO₂)의 우수한 전기화학 성능, LMO(LiMn₂O₄)의 안정성의 장점을 고루 지니고 있다.

배경

리튬이온 배터리는 1991년 양극 활물질로서 LCO(LiCoO₂)를 사용하여 사용화 이후 모바일(mobile), IT 시장의 성장과 함께 큰 발전을 이루었다. LCO는 사이클 특성과 율속 특성이 우수하고, 고에너지 밀도 전지 제조가 가능하다. 하지만, 코발트의 높은 가격 및 가격상승률 때문에 전지 제조 시 원가가 상승되는 단점을 갖고 있다. 전기자동차용 전지와 같은 대용량 리튬이온 배터리 개발 및 상용화를 위해서는 LCO를 대체할 수 있는 합리적인 가격과 안전성이 우수한 양극 활물질 개발이 요구되고 있다.

LCO의 단점을 보완하기 위하여 LNO(LiNiO₂)가 그 대안으로 떠올랐다. LNO는 LCO에 비하여 저렴하며, LNO 양극소재는 LCO와 비슷한 층상구조로 높은 가역용량(>190mAh/g)을 갖지만, 사이클 특성과 율속 성능이 LCO에 비하여 열악하며, 열 안정성이 매우 낮은 것으로 알려져 있다.

리튬이온 폐배터리의 양극활물질인 LNO(Li₂NiO₂) 전구체 공정부산물로부터 CO₂ 열반응 공정을 통하여 Li 분말을 회수하기도 한다.

참고자료

• 붕소가 도핑된 리튬이온전지용 양극 활물질(LiNi0.90Co0.05Ti0.05O2)의 전기화학적 특성 - https://www.cheric.org/PDF/HHKH/HK57/HK57-6-0832.pdf
• 상용 고용량 리튬이온이차전지용 NCA 양극활물질의 전기화학적 특성 - https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201713842133964.pdf
• 인생후배, 〈리튬이온배터리 - 활물질(Active material)〉, 《네이버 블로그》, 2020-03-13

같이 보기

• 리튬
• 니켈
• 산화물
• 리튬 코발트 산화물
• 금속산화물
• LNO
• LCO
• LMO
• NCA
• NCM

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