- 실리콘 흑연 음극재는 높은 용량과 우수한 전기전도도를 갖고 있어 차세대 배터리 개발에 꼭 필요한 소재이다. 그러나 실리콘 음극재는 열악한 순환성과 안전성이슈 때문에 적용이 더디게 되고 있다. 실리콘 흑연 음극재의 전기화학적 성능향상과 안전성 강화를 위해 폴리인산암모늄(APP)과 폴리아크릴산(PAA)가 첨가된 복합 내화성 고분자 바인더가 상용화 준비 단계에 있다. 이 고분자 바인더는 3 차원 구조를 형성하여 음극의 물성을 향상시킬 뿐만 아니라 전극 표면을 균일하게 덮어 전극과 전해질 간의 반응을 효과적으로 감소시키고 성능을 향상시킨다. 1,000 사이클 배터리에 용량 감소율은 0.03%에 불과하여 열 폭주 발생시내화 역할도 할 수 있다.
- 현재 출시되는 흑연-실리콘 음극재는 해결해야 하는 이슈들이 있는데 1) 실리콘의 큰 부피 변화로 인해 불안정한 SEI(Solid-Electrolyte Interface) 피막을 형성하여 배터리 수명이 최대 500사이클로 제한된다. 2) 배터리의 과전압은 급속 충전, 과충전 시 장기 노화로 이어져 불균일한 전기 화학 반응을 일으키고 낮은 방전전위는 리튬 증착을 유발하는 경향이 있다. 이는 리튬 덴드라이트 발생으로 이어져 안전 문제가 발생하고 화재 사고는 더 늘어난다.