본 기술은 실리콘의 높은 이론 용량과 리튬티탄산화물(LTO)의 우수한 율 특성 및 구조 안정성을 하나의 다공성 구형 복합체로 결합한 기술입니다. 특히 1차원 나노 구조의 LTO를 도입하여 복합체 내부의 전기전도도와 리튬 이온 전도도를 함께 높입니다.
기존 흑연 음극은 이론 용량의 한계가 뚜렷했고, 고용량 실리콘 소재는 충방전 시 부피 팽창으로 입자가 파괴되어 수명이 저하되는 문제가 있었습니다. 또한 전기차 상용화에 필요한 고속 충전 성능을 확보하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 나노 와이어·로드·섬유 형태의 LTO, 실리콘 함유 물질, 결정질 탄소를 혼합해 분무 건조한 다공성 구형 입자로 구성되며, 결정질 탄소가 실리콘 팽창을 완충하고 1차원 LTO가 고속 충전 경로를 제공하도록 설계됩니다. 필요에 따라 비정질 탄소 코팅을 더해 전기전도도와 기계적 강도를 보강합니다. 급속 충전 수요가 큰 전기차 음극재나 흑연 대체용 고용량 블렌딩 소재로 적용될 수 있어, 충전 대기 시간을 줄이면서 셀 에너지 밀도를 함께 확보하는 데 기여합니다.
본 발명은 산업통상자원부의 주파수 조정용 리튬이차전지의 고율 특성 구현을 위한 양극/음극재의 제조 및 전극 제조 공정기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
US12431492B2, WO2020-218739A1
