국립금오공과대학교, 리튬이온 및 전고체 전지에 모두 적용 가능한 고성능 실리콘 음극 소재 개발

한국 연구팀이 기존 실리콘 음극의 두 가지 주요 한계인 심각한 부피 팽창과 낮은 전기 전도성을 동시에 극복하는 기술을 개발했다.

이러한 과제를 해결하기 위해 연구팀은 주변 매트릭스 구조에 주목하고, 니켈(Ni), 아연(Zn), 실리콘(Si)으로 구성된 비정질 삼원 실리콘 화합물을 실리콘 음극의 매트릭스로 활용했다. 비정질 삼원 실리콘 화합물은 기계적 탄성 완충재 역할을 하며, 전기화학적으로 이온과 전자 이동 통로를 제공한다.

또한 흑연을 첨가하여 실리콘의 전기 전도성을 더욱 높이고 구조적 안정성을 강화함으로써 전체 음극 성능을 향상시키는 이중 매트릭스 구조를 구현했다.