나노기술 및 정책 정보

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물질·재료연구기구(NIMS)가 상용 실리콘 나노 입자를 이용하여 스프레이 코팅 공법으로 제작한 실리콘 나노 입자 전극체가 전고체 전지 중 높은 출력 및 사이클 특성을 나타내는 것을 발견함.

연구진은 기상법에 의한 Si 음극 제작법을 대체할 기술로 스프레이 도장 공법을 통해 실리콘 나노 입자 전극체를 제작하고 간접적으로 증착막과 유사한 연속막을 합성하는 기술을 개발함. 충전 시 제한된 공간에서 각 입자들에 발생하는 매우 큰 부피 팽창을 이용함으로써 전극체를 구성하는 입자끼리 견고하게 접합되고 그 자리에서 연속막으로 형태가 변화하는 현상을 발견한 데 따른 것임. 즉, 전고체 전지 중의 특유 환경을 활용하여 액계 전지에서는 불가능했던 체적 변화를 역으로 이용한 결과임. 본 방법은 대기 하에서 실리콘 나노 입자 분산액을 집전체 상에 간편히 스프레이 도포하는 것만으로 대면적화가 가능하여 높은 생산성이 기대됨. 고가이자 대면적화가 곤란했던 기상법으로 제조하는 실리콘 증착막이 아닌, 저렴하면서 대면적화가 비교적 쉬운 스프레이 도장 공법으로 제작한 실리콘 나노 입자 전극체에서 높은 전극 특성을 확인한 것으로, 본 연구는 혁신적이면서 안전하고 높은 신뢰성을 갖는 전고체 리튬 이차 전지의 고용량화에 공헌할 것으로 기대됨.

연구진은 향후 전기 자동차용 전고체 전지의 고용량화 등을 위한 연구 개발을 진행할 계획임.

본 연구 성과는 ACS Applied Energy Materials 에 게재됨.