사전-리튬화된 금속 산화물을 포함하는 다층 복합 구조체 및 그 제조방법

도전성 탄소·사전리튬화 산화물 이중 쉘로 부피 팽창을 억제한 음극

본 기술은 실리콘계 음극 입자 표면에 도전성 탄소층(내부 쉘)과 사전-리튬화된 금속 산화물층(최외각 쉘)을 순차적으로 형성하여, 충방전 시 발생하는 리튬이온 트래핑 및 부피 팽창을 억제하고 안정적인 SEI 형성을 유도하는 코어-쉘 구조 기술입니다.

실리콘계 음극 재료의 충방전 시 급격한 부피 팽창, 불안정한 SEI(Solid Electrolyte Interface) 형성, 및 불완전한 리튬 탈리로 인한 리튬이온 트래핑 현상으로 인한 용량 열화 및 사이클 수명 저하 문제 문제가 있었습니다.

본 기술은 도파민 중합을 통한 탄소 코팅(제1단계), 금속 산화물 코팅(제2단계), 그리고 리튬 전구체와 혼합 후 열처리를 통한 사전-리튬화 반응(제3단계)을 통해, 실리콘 입자-도전성 탄소재-사전리튬화된 금속 산화물(LiAlO2 등)로 이루어진 다층 복합 구조체 제조함으로써, 이차전지 음극 소재의 안정성과 수명 특성을 개선하는 방향으로 응용될 수 있습니다.

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Key Features:

• 도파민을 포함하는 버퍼 용액에 음극 입자를 혼합하여 폴리도파민 코팅층이 형성된 제1 입자 혼합체를 제조하는 단계
• 금속 전구체 수용액에 제1 입자 혼합체를 분산시켜 폴리도파민 코팅층 상에 금속 산화물 코팅층을 형성하는 단계
• 실리콘계 음극 입자 표면에 도전성 탄소층인 내부 쉘과 사전-리튬화된 금속 산화물층인 최외각 쉘을 순차 형성하는 구성
• 다층 쉘 구조를 통해 충방전 시 발생하는 리튬이온 트래핑과 부피 팽창을 억제하는 복합 구조체

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