본 기술은 실리콘 입자 표면에 탄성을 갖는 3차원 다공성 그래핀 쉘을 코어-쉘 구조로 형성하여 충방전 시 실리콘의 부피 팽창을 구조적으로 완충하고, 이온과 물질이 이동할 수 있는 채널을 확보하는 기술입니다.
실리콘 음극은 리튬화 과정에서 급격한 부피 팽창을 겪으며, 이로 인해 전극 구조가 손상되고 SEI 층이 붕괴되는 문제가 있었습니다. 그 결과 가역적인 탈리튬화가 저해되고 비용량이 빠르게 고갈되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 꽃 모양의 NiOOH 주형 내부에 실리콘 입자를 캡슐화한 뒤 CVD 공정으로 3차원 다공성 그래핀 층을 성장시키고, 니켈을 식각해 실리콘과 그래핀 사이에 빈 공간이 확보된 탄성 '스폰지 그래핀' 구조체를 얻도록 구성됩니다. 전기차용 고에너지밀도 셀, 고출력 전동공구 배터리, 모바일 기기용 실리콘계 음극 등에 적용될 수 있어 실리콘 함량을 높이면서도 반복 충방전에 따른 전극 붕괴와 용량 퇴화를 늦추는 데 기여합니다.
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