공정 부산물 및 폐기물을 활용한 리튬이온전지 고용량 음극 소재 제조

본 과제는 반도체 및 태양광 산업에서 발생하는 실리콘 웨이퍼 공정 부산물과 폐기물을 재활용하여, 전기차 배터리의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 고용량 리튬이온전지 음극 소재를 개발하는 연구임. 연구 목표는 기존 흑연계 음극재의 낮은 에너지밀도 한계를 극복하고자 실리콘 웨이퍼 제조 공정 부산물 및 폐기물을 재활용하여 고용량 Si계 음극 소재를 개발하는 데 있음. 이를 통해 리튬이차전지의 고용량화 및 충전 속도 향상을 달성하고, Si 원료 가격 및 공급망 리스크를 해소하며 친환경 전기차 핵심 소재의 가격 및 성능 경쟁력을 확보하는 것임. 핵심 연구 내용은 Si 웨이퍼 부산물 및 폐기물의 전처리, 정제, 마이크로 입자 분쇄 기술 개발과 RF 플라즈마 공정을 통한 나노 Si 분말 제조, 표면 전도성 개선(Carbon 처리) 및 초기 충방전 효율 개선(Pre-lithiation) 등 성능 최적화 기술 확보를 포함함. 더불어 나노 Si계 음극재 기반 LiB 음극 전극 제조 및 성능 최적화 기술 개발, prototype 제품 제작 및 특허 확보도 추진함. 기대 효과는 자원 재활용을 통한 Si 음극 소재의 국산화 및 가격 경쟁력 확보로 고용량 리튬이차전지 개발에 기여하고, 전기차 주행거리 증대를 통한 친환경 자동차 보급 확대임. 경제적으로는 실리콘계 음극 소재의 해외 기술 의존도 감소 및 Si 기반 고효율 음극재 시장 선도를 통해 시장 점유율 15% 이상 달성을 목표함.