반고체전지(Semi-solid 배터리) 관련 회사 - 2 (BTR)

반고체전지를 연구하는 중국 업체는

두 번째로 소개할 업체는 바로 BTR 입니다.

많은 분들이 BTR은 흑연음극에 특화된 업체라 생각하시는 분들이 많은데,
여기도 전고체전지 연구를 하고 있습니다.
(Si 음극으로 유명한 대주전자재료도 황화물계 기반 전고체전지를 연구 중에 있습니다^^)
다만 BTR은 전고체전지 중, 오늘의 주제인 반고체전지 시스템을 연구 중입니다.

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BTR's Semi-solid

고체전해질 소재 코팅양극 전기화학적 평가

pristine 양극과 비교하면 LATP 코팅 양극이 5~10 mAh/g 정도 더 용량 구현이 잘되는 것으로 보이고
상온 및 고온(45도), 2.5 - 4.3 V 에서 0.5C / 1.0C 충방전에도 pristine 양극 대비 약간 성능 향상을 보였습니다.

LATP 코팅 양극 전기화학적 평가 결과 (BTR)

양극 코팅에 따른 사이클별 방전용량 (BTR)

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ARC 테스트

최고 온도는 pristine 대비 110분 후에 나타납니다.
Ni90@LATP 샘플은 130℃에서 16시간 동안 발화, 폭발 또는 연기가 발생하지 않는다고 합니다.
또한 150 ℃에서 폭발하기 전까지 35 ~ 95분 정도 더 견딜 수 있다고 합니다.
(화재 시 양극 구조 붕괴로 인해 발생하는 산소방출 현상을 늦출 수 있어 TP 기술에도 적합해 보입니다.)
TP: Thermal Propagation, 추후에 더 다루도록 하겠습니다.

BTR 반고체배터리 ARC 테스트 결과

BTR 코팅 양극 ARC 테스트 결과

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LATP In-situ 코팅 NCM

설명을 놓친지는 모르겠지만, 앞의 LATP 코팅법은 In-situ가 아닌것 같습니다.
In-situ 코팅 후에도 구형을 유지하고 있고 코팅층도 균일하고 300 ~ 400 nm의 얇은 두께를 가지고 있습니다.
아래를 보면 LATP 가 homogeneous 하게 코팅되어 있고, 코팅 표면 자체도 균일한 편으로 보입니다.

BTR LATP In-situ 양극 코팅 결과

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이 소재를 가지고 다시 전기화학평가를 진행한 결과, (3 - 4.3 V 충방전)
pristine에 비해 초기 쿨롱효율도 2% 정도 더 높고
방전용량도 1C, 2C 조건 모두 10 mAh/g 정도 높으며 retention도 5프로 정도 더 높은걸 확인할 수 있었습니다.
(물론 50 사이클이지만요, 아직 상용화에는 먼 기술로 보입니다.)
ARC 테스트 또한 개시온도는 10℃ 증가하고 열방출은 38% 감소하는 것으로 보입니다.

BTR LATP In-situ 양극 코팅 소재 전기화학평가 결과

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BTR이 사용하는 LLZO series의 특성

~100 kgs 생산, 순도 > 99.9%, 2차 분말 크기 ≤ 300nm, 이온전도도 8.74 X 10^-4 S/cm 수준

	Before curing (25 ℃)		After curing
Appearance	투명, 무색 액체	Appearance	반투명겔
Viscosity (cP)	4.0 ~ 10.0	Conductivity (mS/cm)	≥ 3
Density (g/mL)	1.1 ~ 1.3	Electrochemical window (V)	≥ 4.5
Chroma (Hazen)	≤ 50	Storage temperature (℃)	≤ 10
Water content (ppm)	< 30	Guarantee period (d)	≥ 60
Acidity (ppm)	< 100

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반고체전지 용 분리막

BRT의 반고체시스템은 분리막을 사용하고 있는데,
아래의 그림 처럼 PE 분리막 위에 LATP를 0.5 ~ 1 ㎛ 정도로 얇게 코팅한다고 합니다.
이렇게 코팅된 LATP는 SEI 형성에 참여해서 셀 용량에는 영향을 미치지 못한다고 합니다.

온도 특성을 봐 보면, Al2O3(알루미나)를 코팅했을 때 보다 LATP를 사용하면,
저온(-20도)에서 고온(55도) 모두에서 더 좋은 효율을 보이고 있습니다.

온도별 저항값을 제시했는데 다음과 같습니다.
확실히 LATP를 사용한 결과가 훨씬 낮은 저항값을 보이고 있습니다.
(이 실험에서는 동일 면적 실험이라는 전제조건이 필수입니다.)

Resistance	-20도	-10도	0도	25도	40도
PE + Al2O3	8500	2106	765	95	37
PE + LATP	2876	1142	443	72	30

온도별 EIS (저항 특성) 분석; 왼: Al2O3 + PE 분리막 오: LATP + PE 분리막

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다음 시간에는..

오늘 BTR 하나만 말씀드렸는데, 분량 상 WeLion 등등의 업체들은 3편에서 설명드리도록 하겠습니다!
읽어주셔서 감사합니다.

3편 링크

반고체전지(Semi-solid 배터리) 관련 중국 업체 - 3 (Welion, Gangfeng, Gotion)

이전 글은 아래 링크 참고해주세요~

반고체전지(Semi-solid 배터리) 관련 중국 업체 - 1 (CATL, NIO)

 

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