- Title : A high tap density secondary silicon paritcle anode fabracated by scalable mechanical pressing for lithium ion batteries

- Stanford 대학, Yi cui group에서 기존의 나노 구조를 가지는 실리콘의 문제점을 해결한 실리콘 음극재 제작 공정을 Energy & Environmental Science에 개제하였다.

- 이들은 고압 압축과 카본 코팅을 이용하여 석류와 같은 구조를 갖도록 나노 실리콘 이차 입자를 형성하였다. 이를 통해 큰 비표면적에 의한 전해질 분해 반응 증가 및 낮은 tap density를 해결하였다.

- 이렇게 제작된 실리콘 음극재는 1C rate으로 1400회 충방전 후에도 약 1250mAh/g으로, 95%이상의 용량을 유지하였으며, 전도도 또한 증가하여 4C rate에서도 약 880mAh/g의 용량을 구현하였다.

(Energy & Environmental Science, 8 (2015) , 2371)

- 규칙적인 나노 구조를 갖는 몰리브데늄 산화물은 이론적인 리튬 저장양의 2배 이상을 가역적으로 저장할 수 있고, 나노 물질이 가지는 새로운 리튬 저장 공간이 존재할 수 있음을 세계 최초로 보고

- 다공성의 몰리브데늄 산화물 소재의 구조 변경을 통해 이론 용량의 두배 이상인 1,814mAh/g의 방전용량을 갖는 다공성 소재를 개발.

- 50 cycle 후에도 초기 용량을 그대로 유지하며 나노 구조화된 전극 활물질은 리튬을 금속-클러스터(cluster) 형태로 저장할 수 있다는 새로운 리튬 저장 반응기구에 기인

- 새로운 리튬 이온 저장 모델을 세계 최초로 제시함으로 이론 용량 이상의 고용량 에너지 저장 구현이 가능한 신규 전극 소재 개발이 가능

(Nature Communications 7 (2016), 11049)

A typical single-pixel X-ray absorption spectrum plotted along with the xelectrode = 0 and 0.60 reference spectra	SOC maps for Li1−xNi1/3Co1/3Mn1/3O2 particles imaged ex situ at the Ni K-edge under four different electrochemical conditions

- Title: SOC Heterogeneity in Partially Charged Li₁−xNi₁/3Co₁/3Mn₁/3O₂ Secondary Particles

- Stanford University의 William C. Chueh 그룹은 TXM(Tranmission X-ray microscopy)를 활용하여 Li-ion battery의 양극 소재인 NCM111의 이차 입자 내의 state-of-charge heterogeneity를 확인하였다고 Advanced Materials에 발표하였다.

- TXM이란 hard X-rays를 이용하여 micro 크기의 입자 내부 원자의 산화수를 분석할 수 있는 기기이다. 특히 nano scale의 픽셀을 XAS(X-ray absorption spectroscopy)로 분석을 하여 이차원적으로 산화수 mapping을 할 수 있다는 점에서 배터리 양극소재의 전이금속 산화수 분석에 최근 주목을 받고 있는 분석 방법이다.

- NCM111의 경우 충전 시 특정 SOC 까지는 Ni이 산화한다고 알려져 있다. 이를 통해 Ni의 K-edge를 분석하게 되면 특정 구역의 SOC를 분석할 수 있다. Ni의 K-edge의 분석을 통해 산화수를 이차입자 전체적으로 분석하여 이차원적 mapping을 해 본 결과 solid solution 반응을 한다고 알려져 있는 층상형 NCM 물질도 이차입자 내부의 일차입자 간에 SOC가 다르게 나타나는 경향성을 확인하였으며, 이는 Li이 균일하게 빠지지 않고 부분적으로 덜 빠지는 구역과 더 빠지는 구역이 존재함을 확인하였다.

(Advanced Materials , 2016)