본 기술은 실란 작용기를 가진 고분자와 탄소 전구체를 수열 합성한 뒤 환원 분위기에서 열처리하여, 하드카본 기재 안에 Si/SiOx 복합체가 고르게 분산된 음극 활물질을 제조하는 기술입니다.
실리콘 음극 소재는 충·방전 과정에서 300% 이상 부피가 팽창하여 기계적 응력과 입자 파괴가 일어나는 문제가 있었습니다. 이로 인해 전기적 접촉이 끊기고 초기 비가역 용량이 커지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 아미노실란 등 실란 작용기 고분자와 탄소 전구체를 80~200℃에서 수열 반응시켜 하드카본 매트릭스를 만들고, 이를 환원 분위기에서 열처리하여 C-Si/SiOx 복합체를 형성하도록 구성됩니다. 하드카본 골격이 실리콘의 팽창을 흡수하여 구조적 안정성을 확보합니다. 고용량 실리콘-탄소 복합 음극재, 급속충전형 전기차 셀, 리튬이온 커패시터 등 전기화학소자용 음극에 적용될 수 있어, 실리콘원과 탄소원을 한 번의 수열 공정으로 결합해 제조 단계를 줄일 수 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 맞춤형 설계된 나노레벨 복합 구조의 다기능성 차세대리튬이차전지 소재개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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