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첨단기술정보

고용량 SiO 음극의 충/방전과정에서 전극 두께변화측정

전문가 제언: 리튬이온 이차저지 음극의 이론적 용량은 374mAhg-1인 것과 대조적으로 Sn은 990mAhg-1이고 Si은 4200mAhg-1으로 고용량이기 때문에 기대를 모았으나 이들 함금계 음극활물질은 충/방전시의 Li 흡장방출에 수반하는 체적변화로 미분화하여 용양이 저하되는 결점이 있어 실용화가 어려웠다.

산화물이기는 하나 일산화실리콘 SiO는 합금계음극으로 분류되고 1200mAhg-1의 가역용량을 갖는 것으로 보고되고 있다. 이 SiO음극은 고용량이면서도 체적변화가 Si나 Sn과 비교하여 적게 억제되어 장수명이 기대된다.

이러한 고용량의 합금계음극의 장수명화를 도모하기 위해서는 완성된 밀폐전지에 가까운 조건에서 충/방전과정에서의 직접적인 전극의 체적변화측정이 요구된다.

본 연구는 SiO음극만의 전극두께변화를 연속적으로 측정할 수 있는 새로운 in-situ 측정장치를 개발하였다. 또한 음극구성성분의 개별 체적변화에 대하여도 계산하였다. 또한 SiO음극을 사용하여 LiFePO4/SiO 이차전지를 제작하여 전지로서의 두께변화도 조사하여 실용화의 가능성에 대하여도 검토했다.