본 기술은 비정질 질화규소(Si3N4-x) 분말과 마그네슘 등의 환원제를 혼합해 열처리함으로써 질소를 부분적으로 제거하고, 결정질 규소가 비정질 질화규소 매트릭스 안에 박혀 있는(embedded) 다공성 질화규소 복합체를 제조하는 기술입니다.
순수 규소 음극은 충·방전 과정에서 부피가 과도하게 팽창해 균열과 파손이 생기고, 계면 접촉 약화와 전해질 소모로 전지 수명이 단축되는 문제가 있었습니다. 또한 CVD 같은 기상 공정으로 질화규소를 만드는 방식은 공정 조건이 까다롭고 제조 비용이 높다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 비정질 질화규소 분말과 환원제 분말을 1:0.2~2 중량비로 섞어 환원제 융점보다 높은 온도에서 열처리해 결정질 규소를 생성하고, Mg3N2 등 반응 생성물을 식각으로 제거해 2~20nm 기공을 갖춘 다공성 구조를 형성하도록 구성됩니다. 비정질 상은 부피 팽창을 흡수하고 결정질 상은 높은 용량과 율속 특성을 담당합니다. 전기차용 고에너지 리튬 이차전지 음극, 실리콘-탄소 복합 음극재 양산 라인 등에 적용될 수 있어 고가의 기상 증착 설비 없이도 장수명 규소계 음극을 저비용으로 공급할 수 있습니다.
CN122719707A, WO2025-174070A1
