본 연구에서는 고용량 리튬이온전지용 음극소재로써 에칭된 실리콘 합금을 이용한 다공성 실리콘/탄소 복합소재를 제조하였다. 저가의 실리콘 합금을 HCl로 에칭한 후 볼밀하였으며, 도파민의 중합과정을 통해 실리콘/탄소 복합소재를 합성하였다. 복합소재의 물리적 특성을 HR-SEM, EDS, XRD, PSD, BET 및 TGA를 통해 분석하였으며, 전해액 1 M LiPF6 (EC:DEC=1:1 v/v%, FEC 10 vol%)으로 사이클, 율속, dQ/dV 및 EIS 테스트를 통해 전기화학적 특성을 분석하였다. 실리콘과 탄소 중량비가 2.5인 Si/C-2.5 복합소재는 100 사이클 후 2257.8 mAh/g로, 83.6 %의 용량 유지율을 나타냈으며, 2 C의 율속에서도 1207.1 mAh/g의 높은 용량을 발현하였다. Si/C-2.5 음극 복합소재의 전기화학적 성능이 다른 탄소 중량비의 복합소재에 비해 개선된 것을 확인할 수 있었다.

In this study, the porous Silicon/Carbon anode composite material was prepared using etched silicon alloy for high-capacity lithium-ion batteries. The silicon/carbon composite was synthesized from low-cost silicon alloy prepared by acid etching and ball-milling, followed by polymerization of dopamine. The physical properties of the composite were analyzed by HR-SEM, EDS, XRD, PSD, BET and TGA. The electrochemical characteristics of the composites were investigated by cycle, rate performance, dQ/dV, and EIS tests in the electrolyte of 1 M LiPF6 (EC: DEC=1:1 v/v%, FEC 10 vol%). The Si/C-2.5 anode composite (Si:C=1:2.5 wt%) showed discharge capacity of 2257.8 mAh/g with 83.6 percent capacity retention after 100 cycles, and exhibited high capacity of 1207.1 mAh/g at the current rate of 2 C. The electrochemical property of Si/C-2.5 anode composite was more improved than that of the composites with other contents of carbon.

Si alloy Porous Silicon Dopamine Anode Lithium ion battery