실리콘 음극재와 전고체 전지의 싸이클 수명 문제에 대한 기술적 분석
서론 - 고용량의 대가, 싸이클 수명 저하 전고체 배터리(All-Solid-State Battery, ASSB)는 고안전성, 고에너지 밀도, 넓은 작동 온도 범위 등 차세대 전지로서 필수적인 요소를 충족시키기 위한 핵심 기술이다. ASSB의 상용화를 위해서는 고용량 음극재의 채택이 필연적이며, 이 과정에서 가장 유력하게 고려되는 소재가 바로 실리콘(Silicon) 음극재다. 실리콘은 리튬과의 합금화 반응을 통해 3,579 mAh/g에 달하는 이론용량을 제공하며, 이는 상용 흑연의 약 10배 수준이다. 그러나 실리콘은 충·방전 싸이클 동안 극심한 부피 팽창(최대 400%)을 보이며, 이에 따라 입자 구조 붕괴, 계면 불안정성, 전극층 박리, 전해질 손상 등 복합적인 열화 현상이 발생한다. 이로 인해 싸이클..
실리콘 음극재와 전고체 전지 셀 구조 설계 최적화 전략
서론 - 전고체 셀 구조 최적화는 실리콘 음극재 상용화의 열쇠 전고체 배터리(All-Solid-State Battery, ASSB)는 액체 전해질 기반 리튬이온전지를 대체할 고에너지 밀도·고안전성 전지로 주목받고 있다. 실리콘(Si) 음극재는 이론용량이 3,579 mAh/g로 흑연보다 약 10배 높아 차세대 전지의 핵심 소재로 부상했지만, 전고체 시스템 내에서의 적용은 단순한 소재 대체만으로 해결되지 않는다. 실리콘은 충방전 과정에서 최대 400%에 달하는 부피 팽창을 겪으며, 고체 전해질과의 계면 박리, 전극 밀도 불균형, 기계적 응력 집중 등의 복합적인 문제를 유발한다. 이러한 문제는 셀 구조 전체에 영향을 미치며, 전극층의 구성, 집전체 설계, 압력 분포, 계면 일체화 기술 등 다양한 요소가 유기적..
