본 기술은 아닐린과 안트라닐산 단량체를 약 1:1 몰비로 혼합하고 과황산암모늄 개시제로 상온 중합하여 카르복실기를 지닌 전도성 고분자 바인더를 만들고, 이를 실리콘 나노입자 음극에 적용하는 기술입니다. 바인더 합성부터 전극 코팅과 셀 조립까지의 제조 과정을 포함합니다.
실리콘은 흑연보다 약 10배 높은 용량을 갖지만 충방전 시 300~400%에 이르는 부피 변화로 입자가 깨지고 새 표면에 SEI 피막이 반복 형성되어 쿨롱 효율이 떨어지는 문제가 있었습니다. 폴리아닐린(PANI) 같은 기존 전도성 바인더는 접착력이 낮아 이러한 팽창을 견디지 못했고 합성 비용도 높은 한계가 존재했습니다.
본 기술은 안트라닐산의 카르복실기가 실리콘 표면과 상호작용하여 접착력과 기계적 강도를 높이고, 아닐린 골격이 전기전도성을 유지해 전지의 수명과 출력을 동시에 개선합니다. 상온 단시간 중합과 아세톤 여과만으로 바인더를 얻어 합성 비용을 크게 줄입니다. 전기자동차 및 대용량 저장장치용 고용량 실리콘 음극 전지에 적용될 수 있어 실리콘 상용화의 걸림돌인 전극 붕괴를 저렴한 소재로 해결할 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축 지원을 통해 개발되었습니다.
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