초록 ▼

- 실리콘/카본복합체 다층막구조 음전극 제조 및 전기화학적 특성조사
- 나노기공성 카본복합체 특성제어기술개발
- 실리콘 및 실리사이드 나노입자 제조공정기술개발
- 나노코팅 실리콘 및 실리사이드 나노복합체 전기화학적 성능개발
- 이종원자가 도핑된 실리콘 및 금속산화물 복합체 후막의 기본특성조사
- 플라즈마법에 의한 금속실리콘 나노입자 고효율제조를 위한 공정특성최적화
- 실리콘 나노구조체 전극 기술개발
- 다공성카본복합체 표면 나노코팅의 구조적, 형상학적 특성 분석
- 실리콘 및 금속산화물 복

- 실리콘/카본복합체 다층막구조 음전극 제조 및 전기화학적 특성조사
- 나노기공성 카본복합체 특성제어기술개발
- 실리콘 및 실리사이드 나노입자 제조공정기술개발
- 나노코팅 실리콘 및 실리사이드 나노복합체 전기화학적 성능개발
- 이종원자가 도핑된 실리콘 및 금속산화물 복합체 후막의 기본특성조사
- 플라즈마법에 의한 금속실리콘 나노입자 고효율제조를 위한 공정특성최적화
- 실리콘 나노구조체 전극 기술개발
- 다공성카본복합체 표면 나노코팅의 구조적, 형상학적 특성 분석
- 실리콘 및 금속산화물 복합체 후막과 카본 복합체 표면 나노코팅구조설계 최적화
- 실리콘 나노구조체 표면형상제어기술개발
- 실리콘 나노구조체 전기화학적 특성 개발 (충방전 특성, 용량, 싸이클 수명)
- 나노코팅상용화를 위한 경제성분석
- 나노코팅양산화를 위한 기본설계도
- 사업성 여부 조사 및 시장 분석

Abstract ▼

1. Phosphorus doped silicon-carbon composite particles were synthesized through a DC arc plasma torch. Silane(<TEX>$SiH_$</TEX>) and methane(<TEX>$CH_4$</TEX>) were introduced into the reaction chamber as the precursor of silicon and carbon, respectively. Phosphine(<TEX>

1. Phosphorus doped silicon-carbon composite particles were synthesized through a DC arc plasma torch. Silane(<TEX>$SiH_$</TEX>) and methane(<TEX>$CH_4$</TEX>) were introduced into the reaction chamber as the precursor of silicon and carbon, respectively. Phosphine(<TEX>$PH_3$</TEX>) was used as a phosphorus dopant gas. Characterization of synthesized particles were carried out by scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffractometry(XRD), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and bulk resistivity measurement. Electrochemical properties were investigated by cyclic test and electrochemical voltage spectroscopy(EVS). In the experimental range, phosphorus doped silicon-carbon composite electrode exhibits enhanced cycle performance than intrinsic silicon and phosphorus doped silicon. It can be explained that incorporation of carbon into silicon acts as a buffer matrix and phosphorus doping plays an important role to enhance the conductivity of the electrode, which leads to the improvement of the cycle performance of the cell.
2. To improve the electrochemical performances of Si thin film anodes for lithium rechargeable batteries, fullerene thin films are prepared by plasma-assisted evaporation methods to be used as coating materials. Analyses via Raman and X-ray photoelectron spectroscopy indicate that amorphous polymeric films originated from fullerene are formed on the surface of the silicon thin film. The electrochemical performance of these fullerene-coated silicon thin film as an anode material for rechargeable lithium batteries has been investigated by cyclic voltammetry, charge/discharge tests, and electrochemical impedance spectroscopy. The fullerene-coated Si thin films demonstrated a high specific capacity of above 3,000 <TEX>$mAhg^{-1}$</TEX> as well as good capacity retention for 40 cycles, In comparison with bare silicon anodes, the fullerene-coated silicon thin film showed superior and stable cycle performance which can be attributed to the fullerene coating layer which enhances the Li-ion kinetic property at the electrode/electrolyte interface.
3. The structural integrity of silicon electrodes can be improved by the formation of one-dimensional (l-D) macropores that can relieve the mechanical strain induced by lithium ions insertion/extraction, In comparison to bulk-scaled silicon, Porous silicon electrodes exhibit a remarkable improvement of the coulombic efficiency in the first cycle without any considerable decrease of the specific capacity. This improvement in performance is attributed to the unique morphology of porous silicon that provides both an increased surface area and a strain-relaxing macropore structure.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 16
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 16
• 1. 기술적 측면 ... 16
• 2. 경제.산업적 측면 ... 19
• 3. 사회.문화적 측면 ... 23
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 24
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황 ... 26
• 제 1 절 세계의 기술개발 현황 ... 26
• 제 2 절 국내의 기술개발 현황 ... 27
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 30
• 제 1 절 연구개발 목표 및 차년도별 연구개발 내용 ... 30
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 30
• 2. 차년도별 목표 및 연구개발 내용 ... 30
• 3. 연구개발 추진체계 ... 31
• 제 2 절 연구개발 내용 ... 32
• 제 3 절 연구개발 결과 ... 67
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 178
• 제 1 절 차년도별 목표달성도 ... 178
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 180
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 182
• 제 1 절 파급효과 ... 182
• 제 2 절 활용계획 ... 184
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 186
• 제 7 장 참고문헌 ... 188
• 끝페이지 ... 190