본 기술은 규소-금속 합금 화합물의 금속 성분을 산성 용액으로 녹여내 미세 소기공(micro-pore)을 먼저 만들고, 이어서 염기성 용액으로 다시 에칭하여 규소 입자 내부 기공을 키우는 방식으로 다공성 규소를 제조하는 기술입니다.
종래 다공성 규소 제조 방식은 인체에 유해한 불산(HF)을 반드시 사용해야 하는 문제가 있었습니다. 고가의 귀금속 촉매나 값비싼 공정 설비가 필요하고 기공 크기를 조절하기 어려워, 음극의 부피 팽창 억제와 수명 개선에 한계가 존재했습니다.
본 기술은 불산 없이 0.1~0.4M 산성 용액으로 합금 속 금속을 제거해 소기공을 만들고, 0.05~0.3M 염기성 용액으로 소기공 주변 규소를 추가 에칭한 뒤 산성 용액으로 중화하는 2단계 에칭 공정으로 구성됩니다. 확보된 내부 기공이 리튬화 시 규소의 팽창을 흡수하여 전극 수명이 늘어납니다. 실리콘 음극 소재 양산 공정, 작업자 안전 규제가 엄격한 화학 플랜트, 장수명 리튬 이차전지 음극에 적용될 수 있어, HCl·NaOH 같은 범용 약품만으로 기공 구조를 조절할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 전기차용 고에너지밀도 리튬이온 이차전지 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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