이차전지용 고분자 바인더 및 이의 제조방법

안트라닐산 공중합 PAAA 전도성 고분자를 활용한 실리콘 나노입자 음극 바인더

본 기술은 전기전도성을 가진 아닐린 주쇄에 극성 작용기(-COOH)를 가진 안트라닐산을 공중합하여 실리콘 나노입자와의 결합력을 높인 전도성 고분자 바인더 기술입니다. 실리콘 음극의 부피 팽창을 효과적으로 수용합니다.

실리콘 음극 활물질은 충·방전 시 300~400%에 이르는 급격한 부피 변화로 전극이 탈리되는 문제가 있었습니다. 기존 PVdF 등 바인더는 실리콘과의 물리적 상호작용이 부족하여 전지 수명과 효율이 빠르게 열화되는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 아닐린과 안트라닐산을 0.45:0.55~0.55:0.45의 몰비로 중합한 PAAA(Poly(aniline-co-anthranilic acid)) 공중합체를 바인더로 사용하도록 구성됩니다. -COOH 작용기가 실리콘 표면(SiO2, Si-OH) 및 집전체와 수소 결합을 형성해 접착력을 강화하고 리튬 이온 전도도를 높여 부피 팽창에 따른 기계적 스트레스를 완화합니다. 실리콘 나노입자 음극을 쓰는 고용량 리튬 이차전지와 전도성 바인더 소재 사업에 적용될 수 있어, 상온에서 수 시간 내 끝나는 간결한 중합 공정 덕분에 소재 생산 원가 부담도 낮습니다.

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Key Features:

• 아닐린 단량체와 안트라닐산 단량체를 0.45 : 0.55 내지 0.55 : 0.45의 몰비로 혼합한 용액에 개시제를 투입하고 반응시키는 단계
• Ammonium persulfate 개시제가 투입된 혼합 용액을 상온에서 2 내지 4 시간 동안 반응시킨 후 생성물을 아세톤으로 여과하는 단계
• 제조된 고분자 바인더 용액에 실리콘 나노입자 음극 활물질을 투입하고 혼합하는 단계
• 혼합물을 금속 호일에 코팅한 후 70 내지 90 ℃에서 건조시켜 전극으로 제조하고 셀을 조립하는 단계

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