본 기술은 PAA, CMC 등 수용성 고분자에 퓨란기를 결합한 고분자 복합체와 그래핀, CNT처럼 탄소-탄소 파이 결합을 가진 탄소물질을 디엘스-알더 반응으로 연결한 복합 바인더입니다. 친수성 고분자 골격과 소수성 탄소물질을 함께 갖추어 실리콘 활물질의 팽창을 억제하면서 도전재도 고르게 분산시킵니다.
실리콘 음극은 충방전 중 부피가 크게 변해 전극 구조가 쉽게 무너지는 문제가 있었습니다. 도전재 분산을 위해 분산제를 넣는 방식은 과량 투입 시 전기전도도와 에너지 밀도를 떨어뜨렸고, 카본블랙을 개질하는 방식은 전도성 열화를 피하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 퓨란기가 도입된 수용성 고분자와 탄소물질을 9:1~7:3 무게비로 초순수에서 70~90℃로 가열하여 디엘스-알더 반응으로 화학 결합시키도록 구성됩니다. 결합된 탄소물질이 파이-파이 상호작용으로 도전재를 붙잡아 고르게 퍼뜨리고, 고분자의 탄성은 실리콘의 팽창을 물리적으로 붙잡아 줍니다. 고함량 실리콘 음극, 실리콘-흑연 혼합 음극, 수계 전극 슬러리 공정 등에 적용될 수 있어 분산제를 따로 넣지 않고도 도전 네트워크와 전극 형상을 함께 유지할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 신축성 하이브리드 전극 네트워크를 이용한 사용자 맞춤형 고성능, 고안전성 신축형 수계 아연이온 이차전지 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
WO2025-116428A1
