액화천연가스를 이용한 탄소 코팅된 SiO 음극활물질 제조 및 전기화학적 특성 평가

초록

Silicon monoxide(SiO) 음극활물질은 다른 음극활물질에 비해 높은 이론 용량, 낮은 생산 비용, 풍부한 매장량 등의 다양한 이점으로 차세대 리튬 이온 배터리 음극 재료로 각광받고 있다. 그러나, 본질적으로 낮은 전기 전도도와 매우 큰 부피 팽창으로 인해 반응 중 전극열화를 유발하여 안정성을 저하시키는 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 SiO표면에 코팅막을 형성하여 전도도 향상과 표면안정화를 통한 부피팽창 억제를 시키는 방식이 많이 보고되어 있다. 이에 본 연구에서는 고순도 메탄가스(CH4)대비 13배 정도 저렴한 저가의 액화천연가스(LNG)를 이용하여 화학기상증착법을 통해 수직으로 성장된 탄소층을 SiO표면에 증착시켰다. 증착과정에서 CH4와 LNG를 사용 시 탄소코팅층과 SiO의 물성 변화를 비교하였으며 LNG에 존재하는 부취제 성분이 코팅층에 미치는 영향을 확인하였다.이러한 저비용, 대량 생산 방법은 차세대 리튬이온배터리용 탄소 코팅된 SiO 재료의 산업화를 촉진,일산화규소(SiO)에 탄소 층을 증착하는 것은 고유한 낮은 전기 전도도와 높은 에너지 밀도를 가진 리튬 이온 배터리의 유망한 양극 후보인 SiO의 상당한 부피 팽창을 완화하기 위한 매력적인 방법입니다. 여기에서는 일반적으로 사용되는 고순도 CH4보다 13배 저렴한 저가의 액화천연가스(LNG)를 사용하여 화학기상증착을 통해 수직으로 성장한 탄소층으로 SiO를 코팅하는 방법을 보고합니다. CH4(C-SiO-CH4) 및 LNG(C-SiO-LNG)를 사용하여 얻은 탄소 코팅 샘플의 물리적 및 화학적 특성은 동일했으며 전기 화학적 성능은 원시 SiO보다 우수했습니다. 이 저비용, 대량 제조 방법은 차세대 리튬 이온 배터리용 Si-C 재료의 산업화를 촉진합니다.