본 연구는 Si계 음극재용 이차전지 바인더 개발에 초점을 맞추어 진행되었다. 이차전지는 현대 사회에서 에너지 저장 분야에서 핵심적인 역할을 담당하고 있으며, 그 중에서도 Si계 음극재는 높은 용량과 우수한 전기화학적 특성으로 인해 주목을 받고 있다. 그러나 Si계 음극재의 부풀림 현상과 이에 따른 전극 파손 문제로 인해 상용화에는 아직 많은 어려움이 남아있다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자, 새로운 이차전지 바인더 소재의 개발에 초점을 두었다. 우리는 기존의 전통적인 바인더 소재 대신 고성능 고분자 소재를 사용하여 Si계 음극재의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키는 방안을 탐구했다.
연구 초기에는 다양한 고성능 고분자 소재들을 합성하고, 이들 소재의 물리화학적 특성을 체계적으로 평가하였다. 이를 통해 우수한 바인딩 특성과 전기화학적 안정성을 갖춘 소재를 선별하였다.
선별된 고성능 고분자 바인더를 이용하여 Si계 음극재를 제조하고, 이를 다양한 물리화학적 측정과 전기화학적 성능 평가를 거쳐 테스트했다. 실험 결과, 새로운 바인더 소재를 이용한 Si계 음극재는 기존의 바인더와 비교하여 더욱 우수한 성능을 보여줌을 확인할 수 있었다.
또한, 바인더의 높은 안정성은 Si계 음극재의 부풀림 문제를 크게 개선하였으며, 긴 주기 안정성 또한 향상되었다. 이로 인해 Si계 음극재를 이용한 이차전지의 실용화 가능성이 크게 높아졌다.