리튬이온 배터리용 Si/SiOx 이중층 음극재의 표면 화학 상태에 따른 계면 안정성 = Surface Chemistry-Dependent Interfacial Stability of Si/SiOx Bilayer Anodes for Lithium-Ion Batteries

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 리튬이온 배터리용 실리콘(Si) 음극의 계면 안정성 향상과 최외곽 표면의 화학적 상태가미치는 영향을 규명하기 위해, Si/실리콘 산화물(SiOx) 이중층 구조를 설계하였다. 증착 순서를 제어하여 Si를증착한 후 SiOx를 증착한 구조(G-Si/O)와 SiOx를 증착한 후 Si를 증착한 구조(G-O/Si)를 제조하고 전기화학적 특성을 비교하였다. 결과, G–Si/O는 50사이클에서 약 97%의 용량 유지율과 99.7%의 높은 쿨롱 효율을 나타냈다. 이는 SiOx 표면이 전해질 분해 반응을 효과적으로 억제하여 무기물 기반 고체전해질 계면(SEI)이 보다 안정적으로 형성되고 유지되기 때문으로 해석된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigates the effect of outermost surface chemistry on the interfacial stability of silicon(Si) anodes for lithium-ion batteries by designing Si/silicon oxide (SiOx) bilayer structures. By controlling thedeposition sequence, structures in which Si was deposited followed by SiOx (denoted as G-Si/O) and those inwhich SiOx was deposited followed by Si (denoted as G-O/Si) structures were fabricated, and their electrochemical properties were compared. The G–Si/O electrode exhibits a high-capacity retention of ~97% after50 cycles and achieves a coulombic efficiency of 99.7%. This improved performance is attributed to the SiOxterminated surface, which suppresses electrolyte decomposition and enables the formation and stabilization ofthe solid electrolyte interphase (SEI), whereas the Si-exposed surface induces continuous side reactions.