상전이 기법으로 제조한 폴리아크릴로니트릴이 코팅된 실리콘 나노분말과 흑연 복합체 전극의 전기화학적 특성 연구

[2025 카모페어]

리튬이온전지는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 현대 사회의 다양한 응용 분야 에서 핵심적인 에너지 저장 장치로 자리 잡고 있다. 특히 스마트폰, 노트북과 같은 휴대용 전자기기뿐만 아니라 전기차, 재생에너지 기반의 에너지 저장 시스템에서도 필수적인 요소로 활용된다. 그러나 전자기기와 에너지 저장 시스템의 발전에 따라 더 높은 용량과 안정성을 제공하는 리튬이온전지의 필요성이 증대되고 있다. [1-5] 이러한 요구를 충족하기 위해 리튬이온전지의 음극 소재에 관한 연구가 활 발히 진행 중이며, 기존의 흑연을 대체할 수 있는 고성능 소재에 대한 관심도 커지 고 있다.[6] 현재 상용화된 음극재인 흑연은 뛰어난 전기화학적 안정성과 긴 사이클 수명 덕 분에 리튬이온전지의 주요 소재로 사용된다. 흑연은 충·방전 시 부피 변화가 거의 없어 구조적 안정성을 유지하는 데 유리하며, 고체 전해질 계면 (Solid Electrolyte Interphase, SEI)층 형성 과정에서도 안정성을 보여 전지의 장기 성능 유지에 기여 한다. 또한, 높은 전도성을 지닌 흑연은 리튬 이온의 삽입/탈리 과정에서 전기 전도 경로를 제공하여 충·방전 속도를 높이는 데 긍정적인 영향을 미친다.[7, 8] 그러나 흑연의 이론적 용량은 약 372 mAh/g로 제한적이기 때문에, 에너지 밀도 향상이 요구되는 최신 전기차, 에너지 저장 시스템 등의 분야에서 충분하지 않은 수준이다. 이러한 한계를 극복하기 위해 더 높은 용량을 제공할 수 있는 대체 음극 소재에 대한 연구가 필요해지고 있다.[9, 10] 최근 Sn, Ge, Sb, Si 등 리튬과의 합 금/비합금화 반응을 통해 높은 이론 용량을 제공하는 차세대 음극 소재에 관한 다 양한 연구가 시도되고 있다

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