According to the rapid growth of electric vehicle (EVs) and E-mobility market, Li-ion batteries are one of the most progressive technologies. The demand of LIBs with high energy capacity, rate performance and fast charging is continuously increasing, hence high-performance LIBs should be developed. Si is considered as the most promising anode material to improve energy density because of its high theoretical capacity. However, Si suffers large volume chances during the charging and discharge process, leading to the fast degradation of cycle performance. Therefore, polymeric binders play a key role in electrochemical performance of Si anode by efficiently enduring the Si expansion and maintaining the binding networks in electrode. In this review, we explain the role of polymeric binders in electrode and introduce the anode binders with enhanced mechanical and chemical properties which can improve electrochemical performances of Si-based anode.

전기자동차 및 E-모빌리티 시장이 급속히 성장함에 따라 리튬이온전지는 현재 가장 주목받는 기술 중 하나로 여겨지고 있다. 따라서 높은 용량 및 출력, 급속 충전 성능을 가지는 고에너지밀도 전극 개발이 매우 중요한 상황이다. 고에너지밀도 전극 구현을 위해서 음극의 경우 실리콘, 주석 등 고용량 활물질 소재에 대한 연구가 진행되고 있는 상황이다. 하지만 이러한 고용량 활물질 소재는 전지의 충방전 과정 시 발생하는 부피팽창이 전지의 성능을 저하시키는 주된 원인이 된다고 알려져 있다. 따라서 활물질의 부피팽창을 완화할 수 있는 바인더 소재 개발이 매우 중요한 상황이며, 기존 PVDF, CMC/SBR계 바인더 뿐만 아니라 수용성 고분자(polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, aliginate 등)를 이용한 바인더 소재 개발 연구가 많이 보고되고 있다. 이처럼 앞으로 리튬이온전지의 고성능화를 위해서 바인더는 매우 중요한 기술이 되었으며, 본 논문에서는 리튬이온전지용 음극 바인더 소재의 연구 동향을 살펴보고자 한다.

Keywords: 리튬이온전지(LIBs), 실리콘 음극(Si anode), 바인더(Binder), 수용성 고분자(Water soluble polymer)