초음파 파쇄 실리콘 나노미립자 Si/C 콤포지트 리튬이온 이차전지 애노드

전문가 제언

○ 현재 리튬이온 이차전지의 주된 애노드 재료로 사용되고 있는 카본(흑연)은 이의 이론적 비질량 에너지용량인 372mAh/g에 가까운 용량으로 사용하고 있어 이보다 큰 이론용량을 갖는 Al, Sn, Sb 및 Si 등 새로운 애노드 재료가 활발하게 개발되고 있다. 이 가운데 가장 촉망받으며 개발되고 있는 것이 실리콘기반 애노드이다.

 

○ 카본에 비하여 약 10배 이상의 용량증대를 실현시켜줄 수 있는 실리콘은 충방전에 수반되는 300%의 수축팽창으로 균열과 미분화가 진행되어 SEI의 기계적 건전성 상실과 LiPF6 등 전해질과의 공존성 등에서 어려움이 있어 실용화되지 못하고 있다.

 

○ 실리콘 기반 애노드인 실리콘/카본 콤포지트 나노구조의 애노드 재료를 비교적 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 방법을 소개하고 있다. Si과 TiH2를 혼합하여 ball milling 기법을 활용하여 얻어진 Ti24Si76 합금을 열처리 후에 부식하여 다공질 실리콘을 얻는다. 이것을 초음파파쇄기로 분쇄하여 40㎚ 크기의 실리콘 미립자를 만들고 카본과 콤포지트화하여 애노드 재료로 사용했다.

 

○ 한양대학교의 조재필 교수팀은 Mg와 SiO2를 magnesio-thermal reduction 기법으로 처리하여 3차원 다공질 실리콘을 얻고 있다. 실리콘의 LiPF6과의 공존성 문제를 세계 최초로 밝힌 것은 삼성SDI의 최완욱 팀이다. 서울대의 오규환 교수팀은 적절한 바인더의 채용으로 음극두께 변화를 14.3%로 저감시킬 수 있음을 밝히고 울산과기원의 박수진 교수팀은 Si/Al2O3 콤포지트 애노드를 개발하여 사이클 특성이 비교적 양호함을 밝히고 있다. 리튬이온 이차전지의 최대 공급국으로서의 면모를 우리나라는 갖추고 있다.

 

○ Si 합금의 석출이나 부식으로 생성된 나노급의 다공질 실리콘은 반복되는 팽창/수축 사이클에서 비교적 체적변화가 작은 것으로 보고되고 있어 다공질 카본과의 하이브리드화도 한번 시도해 볼만하다고 본다.

저자

J-B. Park, et al.,

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

133()

잡지명

Electrochimica Acta

과학기술
표준분류

에너지

페이지

73~81

분석자

조*

분석물

• 초음파 파쇄 실리콘 나노미립자 Si,C 콤포지트 리튬이온 이차전지 애노드.pdf [313,134 byte]

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