기존에는 흑연 음극재가 널리 쓰이고 있었으나, 충/방전 용량 향상을 위해 실리콘 음극재를 사용하는 경우가 늘어나고 있다. 충방전 용량이 늘어난다는 것은 시간당 에너지 이동량이 늘어난다는 뜻으로, 쉽게 설명하면 충전속도가 빨라진다는 뜻이다.
실리콘의 에너지밀도가 흑연보다 높으므로, 음극재 사용량을 줄여도 배터리 용량을 유지할 수 있다. 따라서 1) 같은 용량에 더 작은 배터리 or 2) 같은 크기에 더 많은 용량이 가능.
| SiOx | SiC | |
|---|---|---|
| 초기 효율 | 👎 | 👍 |
| 충방전 수명 | 👍 | 👎 |
| 안정성 | 👍 | 👎 |
| 레퍼런스 | 👍 | 👎 |
충전 시 부피가 무려 4배로 증가하는 단점이 있다. 파우치를 터뜨릴 정도.
그래서 SWCNT로 실리콘이 팽창하지 않도록 눌러줘야 한다. 나노신소재를 실리콘 음극재 밸류체인으로 묶는 이유.
부피는 반지름의 세제곱에 비례하므로, 입자가 작아야 팽창하는 부피를 줄일 수 있다. 그런데 SiC의 입자 크기는 SiOx의 30배 이상. 안정성은 SiOx가 더 좋다.
그런데 어째서인지 SiC에 도전하는 회사가 더 많은데… SiOx가 좋지 않을까?
SiC는 SEI layer 문제도 있는데… 이건 여러분들의 과제로 남긴다.
진한 글씨는 현재 양산 중인 회사이다.