그래프트 공중합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 실리콘 음극용 바인더, 상기 실리콘 음극용 바인더를 포함하는 실리콘 음극 및 상기 실리콘 음극을 포함하는 리튬이온전지

키토산-아닐린계 그래프트 공중합체를 이용한 실리콘 음극용 고강도 전도성 바인더

본 기술은 갑각류 껍질 유래 키토산을 주쇄로 하고 아닐린과 안트라닐산이 공중합된 카르복실기 함유 아닐린계 고분자를 측쇄로 그래프트한 공중합체와, 이를 실리콘 음극용 바인더로 사용하는 리튬이온전지에 관한 기술입니다.

실리콘 음극은 충방전 시 부피 변화가 매우 커서 바인더가 이를 견뎌야 하지만, 기존 PVdF와 SBR 바인더는 실리콘 입자와 약한 반데르발스 상호작용만 하여 부피 팽창을 효과적으로 완화하지 못했습니다. 또한 PVdF는 독성이 있고 고가인 N-메틸 피롤리디논 용매를 사용해야 하는 문제가 있었습니다.

본 기술은 기계적 강도가 높은 키토산과 전기전도도가 우수한 아닐린계 고분자를 결합해 실리콘 입자와 강하게 결착하면서 전자 전달 경로도 함께 제공합니다. 폐기물인 갑각류 껍질에서 키토산을 저렴하게 얻고, 재현성 높은 라디칼 중합으로 간단히 합성할 수 있습니다. 전기차·ESS용 고용량 실리콘 음극 리튬이온전지에 적용될 수 있어 독성 용매 없이 사이클 수명을 늘리고 바인더 원가를 낮출 수 있습니다.

‍

‍

Key Features:

• 키토산을 포함하는 주쇄와 주쇄에 결합되어 COOH를 하나 이상 가진 화학식 1의 아닐린계 고분자 측쇄를 포함하는 그래프트 공중합체
• 키토산과 아닐린계 고분자가 1:0.05 내지 1:10 중량비로 포함되고 키토산은 갑각류 껍질에서 추출한 것인 그래프트 공중합체
• 키토산을 산성 용액에 용해시킨 키토산 용액에 아닐린 단량체와 안트라닐산 단량체를 투입하고 개시제 존재 하에 중합하는 단계
• 아닐린 단량체와 안트라닐산 단량체를 0.45:0.55 내지 0.55:0.45 몰비로 투입하고 암모늄 퍼설페이트 등의 개시제를 사용하는 제조 구성

‍

본 발명은 교육부의 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축 지원을 통해 개발되었습니다.

‍