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리튬 이온 이차전지는 전지 전압과 에너지 밀도가 매우 높고 사용 온도 범위가 넓어 휴대전화, 노트북, 컴퓨터와 같은 소형 에너지원으로 많이 사용되고 있다. 또한 최근에는 전기 자동차 및 에너지 저장용과 같은 대형전지 시스템에 적용하기 위한 고용량-고출력 특성의 전지 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전지의 특성을 결정하는 용량(...

리튬 이온 이차전지는 전지 전압과 에너지 밀도가 매우 높고 사용 온도 범위가 넓어 휴대전화, 노트북, 컴퓨터와 같은 소형 에너지원으로 많이 사용되고 있다. 또한 최근에는 전기 자동차 및 에너지 저장용과 같은 대형전지 시스템에 적용하기 위한 고용량-고출력 특성의 전지 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전지의 특성을 결정하는 용량(capacity), 수명(cycle life)과 같은 전지의 제반 성능은 음극 및 음극활물질의 특성에 크게 의지한다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 카본계 음극재료는 우수한 특성을 나타내고 있지만 이론용량 (372mAh/g)의 한계로 이를 대체할 수 있는 비탄소계 음극 재료의 기술개발이 필요한 실정이다. 이를 대체할 음극재료로서 실리콘 산화물계인 SiOx에대한 연구가 활발하게 이루어 지고 있다. SiOx음극활물질은 ~1300 mAh/g의 용량과, 우수한 수명 특성을 보인다. 그러나 SiOx분말을 제조하기 위해서는 고가의 장비 및 고비용-저수율의 단점으로 인하여 상업화에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 FHS법과 MQ법을 이용하여 SiOx 분말을 합성하였다. 화염 가수분해 합성법(Flame Hydrolysis Synthesis)은 산소-수소 불꽃을 이용하여 열 플라즈마를 형성 시킨 후 기상 전구체(SiCl4)를 플라즈마 내부에서 분해시켜 SiOx복합 나노 입자를 재형성하는 방법으로서 균일한 크기의 SiOx composite 분말을 제조할 수 있는 방법이다. 사염화실리콘(SiCl4)기상 소스를 사용하여 산화도를 제어한 SiOx 나노 분말을 제조하였고, Melting Quenching 법을 이용하여 Si 및 SiO2 복합 분말을 제조하는데 성공하였다. SEM, TEM 분석을 통하여 수십 나노의 구형 입자형태를 갖는 것을 확인하였다. 중거리 결합 및 화학 구조분석을 위하여 FT-IR, XPS 분석을 실시하였다. MQ법을 이용하여 만든 SiOx 음극 물질로 만든 전극의 전기화학적 특성분석을 통한 결과 Si와 SiO2, Li2CO3 비율이 5:4:1일 때 초기 용량이 1670 mAh/g이고, 초기 효율은 55 % 로 나타났다. 화염가수분해 합성법 및 MQ법은 기존의 합성공정들과 비교하여 저비용, 대량생산화의 장점으로 공정 원가 절감에 유리할 것으로 예상된다.

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