나노실리콘

Business

연구개발분야

나노실리콘 주식회사는 가격과 품질, 경쟁력을 갖춘 기술 을 개발하여
자체 기술 적용으로 자원의 재활용에 따른 환경보호와 음극재 배터리의
고용량, 고안정성, 고출력 확보 기술에 주력하고 있습니다.

p301

폐실리콘 슬러지 업사이클링(Upcycling)
자체 기술적용

태양광 패널제조 공정에서 발생한 폐슬러지를 가공하여
이차전지의 제조에 사용되는 실리콘 음극재를 회수하는 시스템 기술

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.

SiOx 개발

리튬을 저장할 때 발생하는 부피팽창으로 인한 열화를 효과적으로 제어할 수 있는 나노 구조의 정교한 산소 함량 및 구조가 제어된 실리콘 산화물(SiOx)

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.

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CNT 개발

최근 이차전지 용량을 늘리기 위한 소재로 기존 도전재 대비 성능과 안전성이 뛰어난 CNT(Carbon Nanotube) 도전재가 주목받고 있습니다.

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)

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  • CNT

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    CNT 분산액 (잉크)

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다공성 실리콘 (Porous Silicon)

실리콘은 저용량 저출력 흑연을 대체할 수 있는 고용량 음극소재로 비교적 낮은 작동 전압 (~0.4 V)및 높은 이론 용량 (~3,579 mAh/g)의 특성으로 인해 가장 유망한 음극소재 중 하나입니다.

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.

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