본 기술은 도파민 세그먼트와 폴리아크릴산 세그먼트로 이루어진 랜덤 공중합체에 폴리아닐린을 10 wt% 이온 결합시켜 가교한 결합체를 실리콘 전극활물질용 바인더로 사용하는 이차전지 소재 기술입니다.
실리콘은 흑연보다 약 10배 높은 이론용량을 지니지만 리튬화 과정에서 부피가 약 400% 팽창하여 미분쇄와 전해질 부반응이 일어나는 문제가 있었습니다. 종래 고분자 바인더는 수축 시 실리콘 입자를 붙잡지 못해 전자 전달 경로가 끊기면서 용량이 급격히 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 도파민의 카테콜기가 실리콘 표면과 수소 결합해 강한 접착력을 내고, 폴리아크릴산의 카복실산과 폴리아닐린의 질소가 이온 가교를 이루어 기계적 강도와 전기전도성을 동시에 확보합니다. 박리강도 0.6~0.7 N 수준의 결착력으로 반복적인 부피 변화에도 전극 구조를 유지합니다. 전기차와 에너지 저장 장치용 고에너지밀도 실리콘 음극 리튬 이차전지에 적용될 수 있어 실리콘 음극 상용화의 걸림돌이던 수명 저하 문제를 완화합니다.
본 발명은 교육부의 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축 지원을 통해 개발되었습니다.
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