| 과제목적분류 | 산업생산 및 기술 | 소속 | 자원활용연구본부 - 자원소재연구센터 |
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| 과제명 | 국문 | 고용량 리튬이온전지 음극재료용 실리콘-카본-그래핀 복합체 양산 기술개발 | ||
| 영문 | Development of mass-production technology for high capacity lithium ion battery cathode silicon-carbon-graphene composite | |||
| 연구기간 | 2018.08.01 ~ 2019.07.31 | |||
| 연구비 | 50,000,000원 | |||
| 연구책임자 | 장희동 | |||
| 연구내용 | 연구목표 | (1) 최종목표 ※ 이차전지 음극재 첨가제용 나노 실리콘 분말 - 실리콘 슬러지의 고순도 및 나노화를 통한 에너지 저장 소재로 전환 - 기존 고가의 실험실 급 소재 → 상업적 접근이 용이한 소재로 대체 - 주로 이차전지 음극재 첨가소재로 적용, 축광용 소자 등으로도 응용 가능 ※ 이차전지 실리콘-카본-그래핀 복합체 음극재 - 회수된 고순도 나노화 실리콘을 구겨진 그래핀 볼에 담지 탄소코팅한 복합 음극소재 - 공정이 단순한 공정 친화적 이차전지용 고용량 에너지 저장 소재 제조 (2) 사업화제품의 평가방법 및 평가항목 ※ 이차전지 음극재 첨가제용 나노 실리콘 분말 - 고순도 나노화 공정을 통한 에너지 저장 소재로 적용 - 입자 크기 : D50기준 200nm이하 - 분말 순도 : Si 함량 99wt% 이상 ※ 이차전지용 실리콘-카본-그래핀 복합 음극체 - 출연연 원천 기술 통한 차세대 음극소재 시장 진입 - 초기 효율 : 80% (Coin half cell) - 단독 용량 : 1,000 mAh/g (Coin half cell) - 수명 특성 : 80% @100cycle (Coin full cell) |
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| 연구내용 | (1) 상용 산화그래핀 공급업체 모색 및 적용 테스트 - 자체 제작 산화그래핀 대비 특성 평가 비교 - 국내외 산화그래핀 제조 업체 품질 안정성 평가 (2) 실리콘-그래핀 음극재 특성 개선 위한 요소기술 개발 - 실리콘 입자의 Pre lithiation을 통한 전지 효율 개선 - 실리콘-그래핀 입자 표면 Pitch 코팅을 통한 수명 개선 (3) 실리콘 슬러지 전처리 건조 공정 도입 및 최적화 - 슬러지 건조기 도입 → 수분 제거 및 산업용 실리콘 분말 제품 개발 - 실리콘 슬러지 산처리 시 연속 공정 위한 수분 제거 - Twin Bag filter 적용을 통한 수율 향상 (4) 실리콘 분말 순도 향상 제어 공정 최적화 - 산처리 조건 최적화 및 산액 재사용을 통한 공정 최적화 - 습식 분쇄시 마모에 의한 불순물 제거 요소 최적화 (분산제 첨가 등) (5) 실리콘 식각 및 습식 나노분쇄 공정 도입 및 최적화 - 식각공정/습식 분쇄.분산기/신규도입 → 나노실리콘 분말 제품 개발 - 실리콘 입자를 산용액에서 식각하여 나노화진행 및 분급 선별 최적화 - 비즈크기 및 회전, 순환 속도 제어를 통한 실리콘 나노화/분산 공정 최적화 (6) 실리콘-카본-그래핀 열처리 공정 Scale up 도입 및 최적화 - 환원진공열처리로 신규도입 → 실리콘-그래핀 분말 표면 환원처리 - Scale up 공정 도입을 통한 요소 기술 최적화 - 온도 및 분위기 제어를 통한 특성 최적 조건 확립 |
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| 기대성과 | - 실리콘 웨이퍼 제조 공정상 발생하는 실리콘 슬러지를 재활용함으로써 환경부담 경감을 통한 환경문제 해결 - 회수 실리콘을 활용하여 이차전지용 음극재로 활용함으로써 경제성 확보 가능 - 신규 일자리 창출 및 무역수지 개선 효과 기대 |
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| 연구성과 | 논문(0건) | |||
| 특허(0건) | ||||
| 보고서(0건) | ||||