글로벌 소재 기업들의 실리콘 음극재 기술 개발 동향
서론 - 배터리 경쟁의 본질은 소재 기술이다 전기차 및 에너지 저장장치 시장의 급성장은 리튬이온 배터리 산업의 판도를 뒤흔들고 있다. 현재 전기차의 주행 거리, 충전 시간, 안정성, 수명 등을 결정짓는 핵심 요인은 배터리의 에너지 밀도이며, 이를 좌우하는 요소는 양극재보다도 음극재 기술의 진화 속도에 달려 있다. 전통적으로 사용되어 온 흑연(Graphite)은 싸이클 안정성과 가격에서 장점을 가지나, 이론용량이 372 mAh/g로 한계가 명확하다. 반면, 실리콘(Si)은 3,579 mAh/g라는 매우 높은 이론용량을 갖고 있으며, 차세대 음극재의 유력한 대안으로 전 세계 배터리 및 소재 기업들이 앞다퉈 기술 개발에 투자하고 있다. 실리콘 음극재는 단순한 소재 전환이 아닌, 제조 공정, 셀 설계, 계면 안..
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..
