전고체전지에서 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2에 대한 CoS 버퍼층의 전기화학적 성능

Abstract

단일 금속 황화물 (CoS)이 열분해를 통해 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622) 양극재에 코팅되어 고체전해질 의 버퍼 층으로 만들어졌다. CoS 나노크리스탈은 bare NCM622보다 더 적합한 전극 코팅제로, 모든 인터페이 스 간의 버퍼 층을 형성하고 접촉 손실을 줄이며 공간 전하 층을 제거할 수 있어, 이는 황화물 기반 고체 전 해질과의 인터페이스와 우수한 친화성을 나타낸다. X-ray diffraction patterns는 bare NCM622와 동일한 피크 간격과 격자 매개 변수를 나타냈다. FE-SEM 및 EDS 매핑은 FE-SEM, HR-TEM 분석 및 EDS 매핑을 통해 NCM622 표면에 CoS의 균일한 표면 코팅이 나타났음을 보여주었다. XPS는 0.050 wt.% CoS 코팅된 NCM622 의 표면이 bare NCM622와 다르게 두 가지 다른 2p 피크를 보유하고 있음을 보여주었으며, 이는 S의 피크, Co S의 피크 및 bare NCM622의 Co의 피크이다. 0.050 wt.% CoS 코팅된 NCM622은 15 mA/g의 전류 밀도에서 20 사이클 동안 52.1%의 용량 유지율을 나타내었으며, bare NCM622은 37.2%의 용량 유지율을 나타냈다. 20 사 이클 후에 0.050 wt.% CoS 코팅된 NCM622는 GITT 분석을 계산하여 27.5%의 가장 넓은 접촉 면적 값을 가 졌다. 마지막으로, XPS의 인터페이스 분석은 0.050 wt.% CoS 코팅된 NCM622에서 bare NCM622와 비교하여 가장 적은 부반응을 보이는 안정된 상태를 나타냈다.

The single-metal sulfide (CoS) was coated on LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622) cathode material by thermaldecomposition to make all-solid-state lithium batteries as the buffer layer. The CoS nanocrystal is a more suitableelectrode-coating agent than bare NCM622, because it can make a buffer layer between all interfaces, decrease contactloss, and remove the space-charge layer, which represents an excellent affinity of the interface with the sulfidebasedsolid electrolyte as inert material. X-ray diffraction patterns indicate the identical peak separations and latticeparameters as with bare NCM622. FE-SEM and EDS mapping revealed that the homogeneous surface coating ofCoS on NCM622 was revealed by FE-SEM, HR-TEM analysis along with EDS mapping. XPS showed that the surfaceof 0.050 wt.% CoS-coated NCM622 owned two dissimilar 2p peaks of S, peak of Co-S, and peaks of Co fromthose of the bare NCM622. The 0.050 wt.% CoS-coated NCM622 indicate the capacity retention of 52.1% at a currentdensity of 15 mA/g throughout 20 cycles, whereas the bare NCM622 showed a capacity retention of 37.2%. After 20 cycles, 0.050 wt.% CoS-coated NCM622 had the highest contact area value of 27.5% by calculating theGITT analysis. Ultimately, the interfacial analysis of XPS revealed the stable state in 0.050 wt.% CoS-coatedNCM622, that owns the lowest side reaction compared with the bare NCM622.