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NTIS 바로가기한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.24 no.1, 2017년, pp.24 - 28
조충래 (인제대학교 에너지융합학과) , 김명근 (인제대학교 나노융합공학부) , 손근용 (인제대학교 나노융합공학부) , 박원욱 (인제대학교 나노융합공학부)
Silicon alloys are considered promising anode active materials to replace Li-ion batteries by graphite powder, because they have a relatively high capacity of up to 4200 mAh/g, and are environmentally friendly and inexpensive ECO-materials. However, its poor charge/discharge properties, induced by c...
핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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실리콘이 흑연 대체제로 각광받는 이유는? | 본 연구에서는 흑연을 대체할 수 있는 재료로 실리콘합금에 대하여 연구하였다. 실리콘은 지각을 구성하는 원소들 중에서 매우 풍부하고, 가격이 저렴하고, 환경 친화적이며, 이론용량 또한 4200 mAh/g 으로 매우 높은 편일 뿐 아니라, 방전전압(~0.4 V vs Li+ /Li)이 낮아 흑연을 대체할 수 있는 물질로 각광받고 있다. 그러나, 이러한 뛰어난 특성에도 불구하고 상용화 되지 못한 까닭은 리튬을 수용하는 과정에서 발생하는 부피의 팽창(~400%)으로 인한 안정성의 저하인데[5, 6], 음극재인 실리콘의 부피가 팽창하고 수축하는 과정에서 집전체로부터 분리되어 전기적 접촉면을 감소시키거나 활물질의 분쇄로 인해 사이클 특성의 저하를 야기하는 문제가 있다. | |
리튬이차전지의 음극재로 주로 사용되는 물질은? | 리튬이차전지의 음극재로 주로 이용되고 있는 물질은 흑연(Graphite)이 주류를 이루고 있다. 흑연은 가역성과 안정성이 우수하나 용량적인 측면에서는 사용범위에 있어 한계가 존재하는데, 이론용량이 372 mAh/g으로 낮은 편이므로 재료적인 측면에서 음극재를 대체할 연구가 필요한 실정이다. | |
흑연을 대체하기 위해 실리콘합금에 대한 연구가 진행되고 있지만 상용화 되지 못하는 이유는? | 4 V vs Li+ /Li)이 낮아 흑연을 대체할 수 있는 물질로 각광받고 있다. 그러나, 이러한 뛰어난 특성에도 불구하고 상용화 되지 못한 까닭은 리튬을 수용하는 과정에서 발생하는 부피의 팽창(~400%)으로 인한 안정성의 저하인데[5, 6], 음극재인 실리콘의 부피가 팽창하고 수축하는 과정에서 집전체로부터 분리되어 전기적 접촉면을 감소시키거나 활물질의 분쇄로 인해 사이클 특성의 저하를 야기하는 문제가 있다. 이러한 실리콘의 단점을 해결하기 위해 실리콘 또는 합금의 형상을 와이어, 튜브, 다공성분말 등으로 만들려는 연구가 전 세계적으로 다양하게 연구되고 있다[7-10]. |
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