Lithium-ion batteries with ever-increasing energy densities are needed for batteries for ad-vanced devices and all-electric vehicles. Silicon has been highlighted as a promising anode material because of its superior specific capacity. During repeated charge-discharge cycles, silicon undergoes huge volume changes. This limits cycle life via particle pulverization and an unstable electrode-electrolyte interface, especially when the particle sizes are in the micrometer range. I show that the incorporation of 5 weight % Polyrotaxane to conventional poly acrylic acid binder imparts extraor-dinary elasticity to the polymer network originating from the ring sliding motion of Polyrotaxane. This binder combination keeps even pulverized silicon particle coalesced without disintegration, enabling stable cycle life for silicon microparticle anodes at commercial-level areal capacities.
전기 자동차, 스마트 디바이스의 발전에 따라 고 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 배터리의 수요가 증가하고 있고, 이에 따라 고 용량의 실리콘 음극이 각광 받고 있다. 하지만 충-방전 과정 중 발생하는 300%의 부피 팽창/수축으로 인해 실리콘 입자의 분쇄, 박리, 불안정한 SEI의 형성의 문제가 발생하고 있고, 특히, 실리콘 입자가 마이크로 크기를 가질 때 상기 문제가 더 심화되고 있다. 따라서, Polyacrylic acid (PAA)에 5%의 Polyrotaxane 을 도입, 바인더에 우수한 탄성을 부여하여, 충-방전 과정 중에도 분쇄된 실리콘 입자를 잘 보호하였다. 이로 인해, 상용 전극의 로딩 조건에서도 매우 우수한 전기화학 특성을 구현하였고, 특히, 풀-셀에서도 안정적인 사이클 특성을 구현하였다.
