현재 리튬이온 이차전지는 스마트폰, 전기 자동차와 에너지저장시스템(ESS) 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 그중 High-Ni계 NCM 양극 활물질은 전지의 고용량화, 고에너지밀도를 위한 리튬이온 이차전지의 차세대 양극 활물질로 크게 주목받고 있다. 하지만 양극재의 Ni 비율이 높아짐에 따라 Ni 이온과 Li 이온이 자리를 바꾸는 양이온 혼합(cation mixing)이 발생하게 된다. 따라서 양극 활물질 표면에 리튬이 잔류하고, 잔류 리튬과 전해질과의 부반응을 통해 가스가 발생함으로써 전지의 스웰링이 발생하며, 결국에는 전지의 안전성 문제가 발생한다.

본 연구는 크게 두 가지의 목적을 가지고 진행하였다. 첫째로, high-Ni계 NCM 양극재 소성 공정을 최적화하기 위함이다. Ni 비율에 따른 소성 온도 조건을 최적화하여 차세대 양극재의 전기화학적 특성을 개선했다. 둘째로, LiNi0.925Co0.05Mn0.025O2 (NCM92.5/5/2.5) 양극 활물질의 소성 공정이 high-Ni 계 양극재의 표면 잔류 리튬에 미치는 영향을 검토하였다. 특히, Ar 분위기의 2차 소성이 잔류 리튬 및 전지에서의 활물질의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. Ar 분위기에서의 annealing을 통해 활물질 표면 잔류 리튬의 양이 줄어드는 것을 SEM을 통한 표면 분석, 수분산 시 pH의 측정 및 잔류 리튬에 대한 정량 분석을 통해 확인하였다. 이를 통해 용량 및 율 특성의 손실 없이 전지에서의 싸이클 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.