태양광 패널제조 공정에서 발생하는 슬러지로부터 실리콘 음극재를 회수함으로써
자원의 재활용에 따른 환경보호와 저렴한 비용으로 실리콘 음극재를 확보할 수 있으며,
회수과정에서 저온공기를 공급하는 냉각수단을 포함하여 실리콘 음극재의
안정성 향상 및 수율을 극대화합니다.
흑연의 한계를 극복하기 위한 연구는 실리콘에 집중되고 있습니다. 실리콘은 풍부한 매장량과 흑연보다 약 10배 높은 이론 용량을 갖고 있으며, 친환경적인 재료입니다.
그러나 리튬과의 합금화 과정에서 발생하는 부피 팽창으로 인해 활물질의 분쇄와 불규칙한 입자 균열이 발생하여 전해질과의 반응이 어려워지고 전기적으로
단락된 부분들이 발생하여 전지의 용량이 감소합니다. 이 문제를 극복하기 위해 최근에 주목받는 물질은 실리콘 산화물(SiOx)입니다.
SiOx의 초기 충전 시 리튬과의 반응으로 생성된 리튬산화물은 부피 변화를 완충하여 사이클 성능을 향상시킵니다.
도전재란 양극 활물질과 음극 활물질 사이에서 전자의 이동을 촉진시키는 물질입니다. 다시 말해, 활물질 사이를 연결하여 전기적 특성을 향상시킵니다.
전극에 첨가되는 적은 양으로 이차전지의 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히 실리콘 활물질이 적용된 음극에 CNT 도전재를 첨가하면,
실리콘 활물질의 큰 수축·팽창에도 견고한 도전 네트워크(Network)가 유지돼 이차전지 수명이 크게 향상하고, 기존 흑연 대비 고용량 실리콘
활물질에 의해 전극 두께도 크게 줄일 수 있어 급속충전에 유리합니다. 이차전지의 수명을 향상시키고, 충전 시간을 단축시킬 수 있습니다.
CNT 디번들링(Debundling)
CNT
CNT 분산액 (잉크)
그러나, 실리콘은 낮은 전기전도성을 가질 뿐만 아니라 반복되는 충·방전 동안 큰 부피팽창으로 전극의 파쇄현상을 유발하는 문제점이 있습니다.
실리콘의 부피팽창에 따른 문제점들을 해결하기 위한 방안으로써 다공성 실리콘 입자를 형성하여 부피팽창이
실리콘 입자 내부에 흡수되도록 하는 방안이 많이 시도되고 있습니다.
