본 기술은 규소 기반 음극 활물질의 미세 구조 안에 리튬 실리케이트와 전이금속-규소 합금을 함께 도입하여, 충방전 중 실리콘의 부피 팽창을 구조적으로 완충하고 이온 전도성과 기계적 안정성을 확보하는 기술입니다.
실리콘은 리튬이 삽입되고 빠져나갈 때 부피가 최대 300%까지 변해 활물질 표면에 균열이 생기고 전기적으로 고립되는 문제가 있었습니다. 이 때문에 용량 유지율이 낮아지고 고온 저장 시 열안정성도 부족한 한계가 존재했습니다.
본 기술은 일산화규소와 전이금속 전구체를 볼 밀링한 뒤 열처리하여 전이금속-규소 합금을 만들고, 이를 리튬 전구체와 섞어 다시 열처리함으로써 리튬 실리케이트 구조체 내부에 합금이 고르게 분산된 복합 음극 활물질을 얻도록 구성됩니다. 합금 함량은 1.6~10 중량%, 비표면적은 4.85~6.69 m²/g, 기공도는 0.0302~0.0330 cm³/g 범위로 제어됩니다. 장거리 전기차용 고용량 음극, 스마트폰 등 소형 고밀도 셀, 고온 환경에서 쓰이는 산업용 배터리에 적용될 수 있어 실리콘 함량을 높이면서도 입자 균열로 인한 용량 손실을 줄일 수 있습니다.
US2025-0087671A1, WO2023-234729A1
