요약
본 발명은 기존의 실리콘 음극 바인더의 문제점을 해결하기 위한 새로운 고분자 바인더를 개발한 것입니다. 디아릴비벤조퓨라논(DABBF)이 도입된 폴리아크릴산(PAA)은 가역적인 탄소-탄소 결합과 분해 반응을 이용한 자가 복원 성능을 가지며, 이를 통해 실리콘 음극의 구조를 안정화시키고 높은 기계적 특성 및 접착력을 보여줍니다. 이 새로운 바인더는 리튬 이온 배터리의 실리콘 음극 제작에 활용되어 더 높은 성능의 배터리를 만들 수 있으며, 친환경적이고 난화성으로 발화 안정성을 가지는 등의 장점을 가지고 있습니다. 이러한 발명은 사용자들에게 더 높은 성능의 배터리를 제공하고, 배터리 제조사들의 생산 과정을 개선하며 제품의 성능을 향상시키는 긍정적인 효과를 가져올 것입니다.
1. 기본 정보
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기술명: 디아릴비벤조퓨라논이 도입된 가교 구조의 폴리아크릴산을 포함하는 수용성 실리콘 음극용 바인더, 이를 포함하는 실리콘 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
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대표발명자: 화학과 김태현 교수
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출원번호: 10-2023-0007370
2. 발명의 개요
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본 발명은 디아릴비벤조퓨라논(Diarylbibenzofuranone, DABBF)이 도입된 가교 구조의 폴리아크릴산(Polyacrylic acid, PAA)을 포함하는 수용성 실리콘 음극용 바인더, 그리고 이것을 통해 제작된 실리콘 음극과 리튬 이차전지에 관한 것입니다. 기존에 사용되던 바인더는 실리콘 음극의 충전 및 방전 과정에서 발생하는 과도한 부피 팽창으로 인해 전극 구조가 불안정해질 수 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 DABBF를 PAA에 도입하여 가역적인 탄소-탄소 결합과 분해 반응을 이용한 자가 복원 성능을 갖는 새로운 고분자 바인더를 개발하였습니다.
3. 발명의 필요성
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현재 리튬 이온 배터리는 우리 생활의 여러 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 하지만, 기존의 음극 소재인 그래핀은 용량이 한정되어 있어 더 높은 성능을 원하는 사용자들의 요구를 충족시키기 어렵습니다. 실리콘은 그래핀에 비해 훨씬 높은 용량을 가지지만, 충전 및 방전 과정에서 발생하는 과도한 부피 팽창으로 인해 전극 구조가 불안정해질 수 있습니다. 이를 극복하기 위해 새로운 바인더 개발의 필요성이 대두되었습니다.
4. 실험 및 구현
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본 발명에서는 새로운 고분자 바인더를 개발하기 위해 디아릴비벤조퓨라논(DABBF)을 폴리아크릴산(PAA)에 도입하였습니다. 디아릴비벤조퓨라논은 가역적인 탄소-탄소 결합과 분해 반응을 이용한 자가 복원 성능을 갖고 있습니다. 그 결과, 실험에서는 이 새로운 바인더를 사용한 음극이 높은 기계적 특성 및 접착력을 보여주었습니다.
5. 발명의 활용 방안
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이 새로운 고분자 바인더는 리튬 이온 배터리의 실리콘 음극 제작에 활용될 수 있습니다. 그렇게 함으로써 실리콘 음극의 구조를 안정화시키고, 그 결과 더 높은 성능의 리튬 이온 배터리를 만들 수 있게 됩니다. 또한, 이 새로운 바인더는 친환경적이며, 난화성으로 인한 발화 안정성, 공정 과정에서의 유리한 장점 등을 가지고 있어, 기존의 바인더를 대체할 수 있습니다.
6. 발명의 효과
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이 발명을 통해 실리콘 음극의 구조를 안정화시키고, 그 결과 더 높은 성능의 리튬 이온 배터리를 만들 수 있게 되었습니다. 이것은 사용자들에게 더 높은 성능의 배터리를 제공함으로써 그들의 만족도를 향상시킬 것입니다. 또한, 이 새로운 바인더는 친환경적이며, 난화성으로 인한 발화 안정성, 공정 과정에서의 유리한 장점 등을 가지고 있어, 기존의 바인더를 대체할 수 있음을 보여줍니다. 이로써, 배터리 제조사들은 이 발명을 통해 생산 과정을 개선하고, 제품의 성능을 향상시킬 수 있을 것입니다.
7. 대표도면
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