High Coulombic Efficiency Negative Electrode(SiO-Graphite) for Lithium Ion Secondary Battery

A new anode composition material comprising of SiO and Graphite has been prepared by adopting High energy ball milling (HEBM) technique. The anode material shows high initial charge and discharge capacity values of 1139 and 568 mAh/g, respectively. The electrode sustains reversible discharge capacity value of 719 mAh/g at 30th cycle with a high coulombic efficiency${\sim}99%$. Since the materials formed during initial charge process the nano silicon/$Li_4SiO_3$ and $Li_2O$ remains as interdependent, it may be expected that the composite exhibiting higher amount of irreversibility$(Li_2O)$ will deliver higher reversible capacity. In this study, constant current-constant voltage (CC-CV) charge method was employed in place of usual constant current (CC) method in order to convert efficiently all the SiO particles which resulted high initial discharge capacity at the first cycle. We improved considerably the initial discharge specific capacity of SiO/G composite by pretreatment(CC-CV).

리튬이온이차전지용 고효율 음극(SiO-Graphite)

현재 상용화 되어있는 흑연의 저용량 문제를 해결하기 위해 실리콘이나 주석계 등 고용량 비탄소계 음극전극재료들이 연구되고 있다. 이 중 산화실리콘(SiO)은 초기 충전(환원)과정에서 Li이 삽입되면서 $Li_2O$생성으로 비가역 비용량이 발생하여 초기 싸이클에서 쿨롱효율이 낮고, 싸이클링에 따라 리튬 탈 삽입 과정의 비용량이 증가하는 특징으로 실제의 전지를 설계할 시 문제점을 가진다. 본 연구에서는 고용랑 특성을 나타내는 비탄소계 실리콘을 포함하는 리튬이차전지용 음극활물질과 흑연의 복합체를 제조하여 흑연으로 실리콘의 부피팽창을 완화시키고, 사이클 특성을 향상시키는 실리콘(SiO-Graphite) 재료를 개발하고, 산화실리콘과 흑연 복합체의 높은 비가역 용량의 해소와 싸이클에 따른 리튬 탈삽입 과정의 용량증가를 해소하기 위한 전처리를 통하여 초기 효율을 향상한 전극의 제조에 대하여 연구하였다.