초록 ▼

● 그린에너지 저장을 위한 고용량, 저가형 고분산 실리콘-탄소 복합체 제조법 개발
1) 실리콘 나노입자(20nm)를 이용한 그래핀-실리콘 복합 film 및 platelets 제조.
→ 고에너지 밀도형 리튬 이차전지 음극소재 응용 가능성 확인
2) 그래핀 film을 집전체로 활용한 가벼운 고용량 음극소재 구현
→ 실리콘-탄소 전구체의 그래핀 film상에 thermal deposition
→ 탄소-탄소 경계층(interface) 형성에 의한 실리콘-탄소 복합체의 싸이클 안정성 향상
3) Bottom-up

● 그린에너지 저장을 위한 고용량, 저가형 고분산 실리콘-탄소 복합체 제조법 개발
1) 실리콘 나노입자(20nm)를 이용한 그래핀-실리콘 복합 film 및 platelets 제조.
→ 고에너지 밀도형 리튬 이차전지 음극소재 응용 가능성 확인
2) 그래핀 film을 집전체로 활용한 가벼운 고용량 음극소재 구현
→ 실리콘-탄소 전구체의 그래핀 film상에 thermal deposition
→ 탄소-탄소 경계층(interface) 형성에 의한 실리콘-탄소 복합체의 싸이클 안정성 향상
3) Bottom-up 실리콘-탄소 고분산 복합체 제조를 위한 전구체의 설계 및 선정 연구완료
→ 알킬기를 갖는 전구체의 환원법으로 10nm 크기의 표면 알킬기를 갖는 실리콘 나노입자합성 가능성 확인. 열처리를 통한 Si/C core-shell 제조 및 전지성능 평가완료
→ 선정된 실리콘 전구체의 열화학적 전환법에 의한 복합체 제조 및 Scale-up 연구예정
4) 전이금속 산화물-탄소 복합체 기반, 저가형 고용량 음극소재 제조법 개발
(출처: 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

This research is focused on the development of synthetic schemes of Si based high capacity anode materials for LIB. The Si nanoparticles(61wt%)-graphene paper and platelets nanocomposites in which Si nanoparticles are highly dispersed between graphene sheets, and supported by a 3-D network of graphi

This research is focused on the development of synthetic schemes of Si based high capacity anode materials for LIB. The Si nanoparticles(61wt%)-graphene paper and platelets nanocomposites in which Si nanoparticles are highly dispersed between graphene sheets, and supported by a 3-D network of graphite formed by reconstituting regions of graphene stacks exhibited high reversible capacity and stable cycling stability that decreased by < 0.5% per cycle. In this study, a one-pot solution reduction scheme is explored to prepare alkyl-terminated Si nanoparticles(<10 nm) with Si precursors which contain alkyl-groups. It is found that the surface capping of Si nanoparticles with octyl-groups as well as Si nanoparticle formation can be achieved in one-pot reaction. The alkyl-terminated Si nanoparticles were converted into Si-C nanocomposites which showed promising performances as LIB anodes. The chemistry can be further applied to prepare high purity Si-C nanocomposites with scalable manner by thermochemical reduction method. In a separate experiment, a facile and scalable process for the in-situ formation of Fe3O4 nanocrystals in a pre-formed carbon foam(CF)(Fe3O4/CF) was developed. These low cost materials and processing make them attractive candidates for further optimization and evaluation for commercial viability for high capacity, low cost LIB anodes.
(출처: Summary 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1.1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 10
• 1.2. 연구개발의 범위 ... 10
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
• 3.1. 실리콘-탄소 고분산 복합체 제조 ... 13
• 3.2. 실리콘-탄소 전구체 합성 및 실리콘-탄소 복합체의 Bottom-up 제조 ... 20
• 3.3. 전이금속 산화물-탄소 복합체 기반, 저가형 고용량 음극소재 제조법 개발 ... 24
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
• 4.1. 연구개발 목표의 달성도 ... 30
• 4.2. 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 30
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 32
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 33
• 제7장 연구시설‧장비 현황 ... 34
• 제8장 참고문헌 ... 34
• 끝페이지 ... 35