[층상구조, 스피넬구조, 올리빈구조]

-Li2MnO3와 LiMO2 (M= Co, Ni, Mn)의 구조가 섞여 있는 고용체로 높은 작동전압 (3.5 V vs. Li / Li+)에서 250 mAh g-1의 매우 큰 용량을 가진다. 

-층상 구조에서 리튬 층에만 리튬이 존재하는 것이 아니라 LiMnO3 상에서 전이금속 층에도 리튬이 존재하기 때문에 층상구조의 이론 용량인 250 mAh g-1에 버금가는 매우 큰 용량을 가진다.

-단점으로 낮은 쿨롱 효율, 낮은 전기 전도도, 평균 전압 감소 등이 있다.

-쿨롱효율이 낮은 이유는 첫 충전 시 리튬 층의 리튬만이 탈리(delithiation) 되는 것이 아니라 LiMnO3 구조에서 전이금속 층에 있는 리튬까지 탈리 되어 매우 비가역적인 양상을 보이기 때문이다. 이렇게 리튬이 과잉으로 탈리 되면 산소가 방출되게 된다. 따라서 쿨롱효율이 좋지 않은 양상을 보이게 된다.

리튬 과잉 산화물의 경우 ~10-11 S cm-1 라는 기존 LCO(~10-4  S cm-1)에 비해 현저히 낮은 부도체에 가까운 전기전도도를 보인다. 

평균 전압 감소를 보이는 이유는 층상구조-스피넬구조-암염 구조로 급변하면서 매우 큰 평균 전압 감소를 보인다. 충 방전 과정 중에 전이금속이 리튬 층으로 섞이는 현상인 cation mixing이 발생하면서 층상 구조가 스피넬 구조로 바뀌며 전압이 점점 감소하게 된다. 이렇게 평균 전압 감소가 일어나게 되면 전지를 사용하는 전자 제품에서 칩 설계와 연관이 되기 때문에 매우 중요한 사항이다.

[출처]

-나성민⋅박현규⋅김선옥⋅조혁희 박광진, 리튬이온전지(Lithium Ion battery) 양극 물질 연구동향

-Comparative Issues of Cathode Materials for Li-Ion Batteries, Inorganics 2014, 2(1), 132-154