리튬이온 이차전지는 높은 에너지 밀도로 인해 전자기기와 전기자동차 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 하고 있다. 그동안 고에너지 밀도 구현을 위하여 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622)와 같은 층상구조 물질들이 주로 양극 활물질로 사용되어 왔다. 그러나, 최근에는 비용 효율성과 안전성을 강화해야 한다는 요구가 증가하면서, 철(Fe)과 망간(Mn)을 사용하는 LiMn_0.6Fe_0.4PO₄ (LMFP64)와 같은 인산화물계 활물질의 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 NCM622과 LMFP64를 사용하여 다양한 혼합비율로 전극을 제조하고 전기화학적 특성을 평가하였다. 상호보완적 특성의 두 활물질의 경우 NCM622에 소량의 LMFP64를 혼합할 때 가장 높은 밀도를 가졌으나, 전기화학적 성질은 두 활물질의 고유한 특성치가 혼합비율에 따라 선형적으로 발현되었다. NCM622을 단독으로 사용할 때 용량과 속도특성이 모두 가장 우수했으며, LMFP64의 혼합비율이 증가함에 따라 성능은 선형적으로 감소하였다. 따라서 NCM622과 LMFP64의 혼합비율을 조정함으로써 전지에서 요구되는 물성을 만족하는 최적의 전극설계를 구성할 수 있을 것이다.

Abstract : Lithium-ion batteries (LIBs) play a crucial role in various fields, including electronic devices and electric vehicles, due to their high energy density. Ni-based layered materials such as LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622) have been predominantly used as positive electrodes to achieve high energy density. However, there is a growing demand to enhance cost efficiency and safety. As a result, interest in phosphate-based active materials, such as LiMn_0.6Fe_0.4PO₄ (LMFP64), which use Fe and Mn, has been increasing. In this study, the electrodes with various blending ratios of NCM622 and LMFP64 were fabricated, and their physical and electrochemical properties were evaluated. For these two complementary positive electrode materials, the maximum density was achieved when a small amount of LMFP64 was blended with NCM622. However, the electrochemical properties were found to vary linearly with the blending ratio, reflecting the inherent characteristics of the two active materials. Electrochemical analysis showed that electrodes using NCM622 alone exhibited the best capacity and rate capability. As the blending ratio of LMFP64 increased, these electrochemical performance metrics decreased linearly. Therefore, by adopting blended electrodes composed of NCM622 and LMFP64, it is expected that optimized electrodes with desired properties can be developed.