PROJECT 01 / NCM

NCM 직접재활용 불순물 열화 분석

직접재활용 공정에서 Al, C, F 유래 잔존 불순물이 양극재 구조, 계면 및 전기화학 성능에 미치는 영향을 규명한 연구입니다.

Direct RecyclingNCM CathodeXPS · HRTEM · EISSCI(E) First Author
Al / FCONCEPTUAL RESEARCH ILLUSTRATION · 개념도
01 / OVERVIEW

연구 개요

NCM 양극재 직접재활용 과정에서 잔존하는 Al, C, F 유래 불순물이 소재 구조, 계면, 전기화학적 성능에 미치는 영향을 비교했습니다. 불순물의 영향과 재생 열처리 공정 자체의 영향을 구분하여 열화 메커니즘을 해석하는 것이 핵심 목표였습니다.

연구 범위
불순물 독립 모사 → NCM 재생 → 조성·결정구조·계면 분석 → 전기화학적 성능 비교

02 / PROBLEM

문제와 가설

잔존 불순물은 표면층을 형성하거나 재생 공정의 입자 성장에 영향을 줄 수 있습니다. 성능 저하를 단순히 잔류 농도 차이로 해석하지 않고, 시료마다 나타나는 열화 경로를 독립적으로 확인하고자 했습니다.

ALUMINUM

Al 유래 불순물

LiAlO₂ 기반 표면층 형성과 계면 특성 변화 검토

CARBON

C 유래 불순물

재생 열처리와 1차 입자 성장에 따른 성능 변화 검토

FLUORINE

F 유래 불순물

LiF 표면층 형성과 Li⁺ 전달 저항의 관계 검토

03 / APPROACH

실험 설계

Al, C, F 변수 설정과 시료 제조를 수행하고, 동일한 분석 체계에서 구조와 계면, 전기화학 데이터를 비교하도록 설계했습니다.

STEP 01불순물 모사
STEP 02재생 공정
STEP 03구조·표면 분석
STEP 04셀 성능 평가
04 / ANALYSIS

분석 및 해석

표면 화학상태와 미세구조는 XPS 및 HRTEM으로, 결정구조와 입자 형상은 XRD 및 전자현미경으로 확인했습니다. EIS 및 충방전 평가 결과를 함께 해석하여 원인별 성능 저하 경로를 검토했습니다.

Al

LiAlO₂ 기반 표면층에 따른 계면 영향 분석

F

LiF 표면층 형성과 전하이동저항 증가의 연관성 분석

C

고온 소성 후 탄소 잔존량 자체보다 1차 입자 성장 등 공정 유래 변화에 주목

05 / RESULTS

핵심 성과

RESEARCH OUTPUTSCI(E) 제1저자 논문 1편

불순물별 계면 저항 기반 열화와 구조적 열화를 구분해 설명하고 연구 결과를 논문화했습니다.

정량 그래프와 TEM/XPS 원본 이미지는 공개 가능 여부를 확인한 후 추가합니다. 현재 이미지는 원시 데이터의 재현 그래프가 아닙니다.
06 / CONTRIBUTION

본인 기여

연구 전 과정 직접 수행
Al, C, F 변수 설정, 시료 제조, 분석 계획 수립, 결과 해석, 논문 작성에 참여했습니다. HRTEM 해석 과정에서는 격자간 거리 및 FFT 분석 방법을 학습해 표면층의 결정상 근거를 검토했습니다.

07 / TAKEAWAYS

핵심 인사이트

소재 성능 저하 원인을 하나의 분석 결과로 단정하기보다, 공정 이력과 구조·계면·전기화학 데이터의 연결을 통해 복수의 열화 메커니즘을 구분하는 접근이 중요하다는 점을 배웠습니다.

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