[도핑 예시 이미지]

-도핑은 전자 및 이온 전도도를 증가시키고 리튬 층에 Ni2+이온의 이동을 제한시켜 cation mixing을 감소시키고 구조적 안정을 유지시킨다. 

-전이금속 산화물 결합을 강화하여 산소 방출을 억제하고 cycling 중 상 변화에 영향을 준다.

-현재 차세대 양극 물질로 각광받고 있는 Ni-rich cathode 물질에 가장 많이 쓰이는 도핑 물질로는 Al, Zr, Mg, Ti, B, F, W, Mo, Ga, Vb, Ca, 등이 있다.

- 도핑 원소는 전기화학적인 비활성, 높은 극성, 큰 이 온 반경을 가지며, 산소와 강한 결합력을 갖고 있다.

-[Al doping] 작은 이온 반지름을 가진 Al3+는 고전압 전해질에서 산화되지 않고 intercalation voltage를 강화시킬 수 있다. 즉 일차 입자 상 구조가 안정하여 작은 doping 양(5%)을 가지고도 capacity retention을 향상시킬 수 있고 delitiation 과정 중 산소의 빈자리를 막아 주고, 산소 방출을 억제하여 Ni 이동을 전이금속 자리에서 리튬 자리로 가는 것을 막아준다. 게다가 Al3+을 더하면 high Ni NCM의 열적 안정성이 높아진다. 왜냐하면 Al3+ 사면체 구조는 Ni3+의 이동을 방지하고, 층에서 spinel-like 구조로 변하는 것을 억제한다. 이러한 장점이 많은 가운데 Al 도핑은 Li+ 확산의 방해를 가져올 수 있고 되돌릴 수 없는 용량 손실을 가져오는 단점이 있다.

[출처]

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

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