KR101539824B1

KR101539824B1 - Ｓｉ 음극활물질

Info

Publication number: KR101539824B1
Application number: KR1020120099599A
Authority: KR
Inventors: 김경훈; 황의용
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2015-07-27
Also published as: KR20140032831A

Abstract

본 발명은 표면개질된 Si 음극활물질에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Si 음극활물질 표면에 SEI층 생성의 반응 사이트(initiation site)를 갖는 폴리머를 형성함으로써 공유결합으로 연결된 안정한 SEI층을 생성하여 전지의 수명 특성을 크게 개선시킨, Si 음극활물질, 그 표면개질 방법, 이를 포함하는 음극재 및 리튬이차전지에 관한 것이다.

Description

Ｓｉ 음극활물질{Si NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}

본 발명은 Si 음극활물질에 관한 것이다.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기자동차의 에너지원으로까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 최근에는 이러한 이차전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발이 진행되고 있다.

현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.

일반적인 리튬이차전지의 제조방법은 양극활물질, 음극활물질을 포함하는 슬러리를 각각의 집전체에 도포한 다음 절연체인 분리막과 함께 감거나 적층하여 전극조립체를 제조 및 준비하고, 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입하고, 상기 전지케이스에 전해액을 주입하여 밀봉하고, 초기 충전(formation)시 발생되는 가스를 제거하기 위한 디개싱(degassing)을 수행하는 것을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 초기 충전시 양극으로 사용되는 리튬금속산화물로부터 리튬이온이 탄소계 음극, 예컨대 흑연으로 이동하여 흑연 전극의 층간에 삽입(intercalation)된다. 이때 리튬은 반응성이 강하므로 리튬이 삽입된 흑연 음극 표면에서 전해액(비수성 유기 용매)과 반응하여 Li₂CO₃, Li₂O, LiOH 등의 화합물을 생성한다. 이들 화합물은 흑연 음극의 표면에 일종의 부동태 피막(passivation layer)을 형성하게 되는데, 이러한 피막을 고체 전해질 계면(solid electrolyte interface; SEI) 층이라고 한다.

한편, 리튬이차전지의 성능 향상을 위하여는 고용량을 구현할 수 있는 양극활물질 및 음극활물질을 사용하는 것이 필요하다. 이 중 음극활물질로는 흑연과 같은 탄소계 재료가 주로 사용되고 있으나, 최근에는 흑연 대비 그 용량이 매우 높은 Si 음극활물질이 특히 주목받고 있다.

그러나, 이러한 고용량의 Si 음극소재는 충방전시 극심한 부피 변화를 수반하며, 이는 지속적으로 새로운 전극/전해질 계면 노출로 이어져 추가적인 SEI층 생성에 의한 비가역을 발생시키게 된다.

이에, Si 음극활물질을 사용하는 경우, 지속적인 충방전시에도 새로운 계면 노출을 최소화하여 전지의 수명 특성을 크게 개선할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되는 시점이다.

한국공개특허 제10-2009-0011888호

본 발명은 상기와 같은 요구 및 종래 문제를 해결하고자 한 것으로, Si 음극활물질 표면에 안정한 SEI층을 생성하고 지속적인 충방전시에도 새로운 계면 노출이 최소화되도록 하여 전지의 수명 특성을 크게 개선할 수 있는 Si 음극활물질을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 표면에 SEI층(solid electrolyte interface) 생성의 반응 사이트(initiation site)를 갖는 폴리머(이하, SEI층 생성 폴리머)가 형성된 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질을 제공한다.

또한, 상기 SEI층 생성 폴리머는 인시튜 중합(in-situ polymerization)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질을 제공한다.

또한, 상기 SEI층 생성 폴리머의 길이는 5 ~ 10nm인 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질을 제공한다.

또한, 상기 SEI층 생성 폴리머로부터 생성된 SEI층은 상기 SEI층 생성 폴리머와 공유결합으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질을 제공한다.

또한, 상기 SEI층 생성 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질을 제공한다:

[화학식 1]

그리고, 본 발명은 상기 Si 음극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극재를 제공한다.

아울러, 본 발명은 상기 음극재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지를 제공한다.

또한, 상기 SEI층 생성 폴리머는 상기 리튬이차전지에 포함되는 전해액의 유기 용매와 동일 또는 유사한 형태인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지를 제공한다.

더불어, 본 발명은 인시튜 중합을 이용하여 Si 음극활물질의 표면에 SEI층 생성 폴리머를 형성하는 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질의 표면개질 방법을 제공한다.

본 발명은 Si 음극활물질 표면에 SEI층 생성의 반응 사이트(initiation site)를 갖는 폴리머를 형성함으로써, 공유결합으로 연결된 안정한 SEI층을 생성하여 전지의 수명 특성을 크게 개선한 것이다.

도 1은 Si 음극활물질 표면에 SEI층 생성의 반응 사이트(initiation site)를 갖는 폴리머가 형성되고 이와 SEI층이 공유결합으로 연결된 모습을 나타낸 모식도이다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

Si 음극활물질 및 그 표면개질 방법

본 발명의 음극활물질은 Si 음극활물질로서, 그 표면에 SEI층(solid electrolyte interface) 생성의 반응 사이트(initiation site; 개시 부위)를 갖는 폴리머(이하, "SEI층 생성 폴리머")가 형성된 것이다.

Si 음극활물질(Si, SiO, SiO₂, 이들의 복합체 및 혼합물 포함; 상세하게는 Si)은 흑연의 5배 이상에 이르는 g당 용량을 발현하는 재료이지만, 반복적인 충방전시 리튬이온의 삽입, 탈리에 따른 수축, 팽창에 의하여 극심한 부피 변화가 일어나고 이로 인해 지속적으로 새로운 전극/전해질 계면 노출을 유발하여 추가적인 SEI층 생성에 의한 비가역을 발생시키는 단점이 있다.

이에, 본 발명에서는 Si 음극활물질 표면에 전해액 환원/분해 반응에 의한SEI층 생성의 반응 사이트를 갖는 폴리머(도 1의 붉은 실선)를 형성함으로써, 이러한 폴리머로부터 생성된 SEI층(도 1의 구름 모양)이 상기 폴리머와 안정한 공유결합(covalent bond)으로 연결되도록 하여 전지의 수명 특성을 크게 개선한 Si 음극활물질을 제공한다(도 1 참조).

또한, 상기 SEI층 생성 폴리머는 SEI층 생성의 반응 사이트를 갖는 것으로서, 생성된 SEI층과 안정적인 공유결합을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.

일 구체예로, 상기 SEI층 생성 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R은 수소 원자, 할로겐 원자(예컨대, Cl 또는 Br), 히드록시기, 알킬기(예컨대, 탄소수 1 ~ 13의 알킬기; 구체적으로는 메틸기, 에틸기 또는 프로필기), 알콕시기(예컨대, 탄소수 1 ~ 13의 알콕시기; 구체적으로는 메톡시기, 에톡시기 또는 프로폭시기) 또는 아릴기(예컨대, 탄소수 6 ~ 10의 아릴기; 구체적으로는 페닐기, 클로로페닐기 또는 톨릴기)일 수 있으며, 가장 상세하게는 R은 수소 원자일 수 있다.

n은 반복단위로서 2 ~ 1000의 정수를 나타낸다.

상기 화학식 1의 SEI층 생성 폴리머에서 SEI 생성의 반응 사이트(개시 부위)는 사이클릭 카보네이트(cyclic carbonate)의 CO₃ 부분이 된다.

본 발명은 Si 음극활물질의 표면처리를 통하여 반응 사이트를 도입하고, 그곳으로부터 SEI 물질의 형성을 진행시키는 것이며, 이렇게 형성된 SEI 층은 공유결합에 의해 연결되어 있는바 지속적인 충방전시에도 안정한 구조를 유지할 수 있다(도 1 참조).

상기 SEI층 생성 폴리머를 Si 음극활물질 표면에 형성시켜 Si 음극활물질을 표면개질시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다.

일 구체예에서, 상기 SEI층 생성 폴리머는 인시튜 중합(in-situ polymerization)에 의해 형성된 것일 수 있으며, 이를 통해 공유결합으로 연결된 안정한 SEI층을 효율적으로 생성할 수 있다.

상세하게는, 하기 [그림 1]과 같은 방식으로 Si 음극활물질 표면에, SEI층 생성 폴리머를 성장시키기 위한 라디칼 중합(radical polymerization) 사이트를 도입하여 표면처리를 수행할 수 있다.

[그림 1]

상기 그림 1에서,

는 Si 음극활물질 표면에 존재하는 히드록시기(-OH)의 산소 원자(O)를 매개로 서로 연결됨과 동시에 직접 Si 음극활물질 표면에 부착된다. 또한 Si 음극활물질 표면에 도입된 상기 중합 개시제(initiator)에는 반응성이 높은 Cl이 포함되어 있어 이후 SEI층 생성 폴리머를 효율적으로 성장시킬 수 있다.

상기와 같이 Si 음극활물질 표면에 SEI층 생성 폴리머를 성장시키기 위한 라디칼 중합 사이트를 먼저 도입한 후, 하기 화학식 2로 표시되는 단량체 및 기타 첨가제를 투입하고 라디칼 중합시킴으로써, Si 음극활물질 표면에 상기 화학식 1의 폴리머를 최종적으로 형성할 수 있다. 이어서, 상기 화학식 1 폴리머 상의 반응 사이트(initiation site), 예컨대 CO₃ 부분으로부터의 라디칼 중합을 통해 SEI층이 형성되며, 이렇게 형성된 SEI층은 상기 폴리머와 공유결합에 의해 안정적으로 연결되어 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

R은 앞서 화학식 1에서 정의된 바와 같다.

또한, 저항 증가를 최소화하는 측면에서, 상기 SEI층 생성 폴리머의 길이는 5 ~ 10nm의 범위로 형성될 수 있다.

음극재

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 바와 같은 본 발명의 Si 음극활물질을 포함하는 음극재가 제공된다.

상기 음극재에는 본 발명의 Si 음극활물질 외에 바인더, 도전재 등이 포함될 수 있다.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드-폴리헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVdF/HFP), 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌옥사이드, 알킬화 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐피롤리돈, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무, 술폰화 EPDM 고무, 스틸렌-부틸렌 고무, 불소 고무, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 도전재는 리튬이차전지의 내부 환경에서 부반응을 유발하지 않고 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 우수한 전기전도성을 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 대표적으로는 흑연 또는 도전성 탄소를 사용할 수 있다.

예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 뎅카 블랙, 써멀 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 결정구조가 그라펜이나 그라파이트인 탄소계 물질; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 고분자;를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 음극재에는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다.

상기 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 전극의 팽창을 억제할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소 섬유 등의 섬유상 물질; 등을 사용할 수 있다.

리튬이차전지

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 바와 같은 본 발명의 음극재를 포함하는 리튬이차전지가 제공된다.

본 발명의 리튬이차전지는 양극 및 음극을 구비하는 것으로서, 상기 음극은 그 표면에 SEI층 생성 폴리머가 형성되어 있는 Si 음극활물질을 포함하는 것이다.

일반적으로 리튬이차전지는 양극재와 집전체로 구성된 양극, 음극재와 집전체로 구성된 음극, 및 상기 양극과 음극 간의 전기적 접촉을 차단하고 리튬이온을 이동케하는 분리막으로 구성되며, 전극과 분리막 재료의 void에는 리튬이온의 전도를 위한 전해액이 포함되어 있다.

상기 양극 및 음극은 당분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 1종 이상의 양극활물질 및 본 발명의 Si 음극활물질, 도전재, 바인더, (필요에 따라) 충진제 등을 분산매(용매)에 분산, 혼합시켜 슬러리를 만들고 이를 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 양극 및 음극을 제조할 수 있다.

상기 양극활물질로는 리튬이차전지의 양극에 사용되는 통상의 활물질들이 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 리튬금속산화물로서 리튬-망간계 산화물, 리튬-니켈-망간계 산화물, 리튬-망간-코발트계 산화물 및 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 분산매로는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone), DMF(dimethyl formamide), DMSO(dimethyl sulfoxide), 에탄올, 이소프로판올, 물, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 집전체로는 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 은(Ag), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 스테인리스스틸(STS), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 카본(C), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), ITO(In doped SnO₂), FTO(F doped SnO₂), 및 이들의 합금과, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 스테인리스스틸의 표면에 카본(C), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 또는 은(Ag)을 표면 처리한 것 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상세하게는, 양극 집전체로는 알루미늄을, 음극 집전체로는 구리를 사용한다. 집전체의 형태는 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포체 등의 형태일 수 있다.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되어 이들 사이의 단락을 방지하고 리튬이온의 이동 통로를 제공하는 역할을 한다.

상기 분리막으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 올레핀계 폴리머, 유리섬유 등을 시트, 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포 등의 형태로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한편 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질(예컨대, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등)이 사용되는 경우에는 상기 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 상세하게는, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막을 사용한다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10㎛, 두께는 일반적으로 5 ~ 300㎛ 범위일 수 있다.

또한, 분리막으로서 무기물 입자, 바인더 고분자 및 용매를 포함하는 슬러리로부터 제조되어 안전성이 크게 강화된 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용할 수 있다.

상기 전해액으로는 비수계 전해액(비수계 유기 용매)으로서 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 감마-부틸로락톤, n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 인산 트리에스테르, 디부틸 에테르, N-메틸-2-피롤리디논, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란과 같은 테트라하이드로푸란 유도체, 디메틸설폭시드, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런 및 그 유도체, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산 메틸, 트리메톡시 메탄, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기 용매가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 전해액에는 리튬염을 더 첨가하여 사용할 수 있으며(이른바, 리튬염 함유 비수계 전해액), 상기 리튬염으로는 비수계 전해액에 용해되기 좋은 공지의 것, 예를 들어 LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiPF₃(CF₂CF₃)_3,LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 (비수계) 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위해 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온보존 특성을 향상시키기 위해 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.

본 발명의 리튬이차전지에 있어서, Si 음극활물질 표면에 형성된 SEI층 생성 폴리머는 상기 리튬이차전지에 포함되는 전해액의 유기 용매와 동일 또는 유사한 형태인 것을 사용할 수 있다. 환원/분해 반응에 참여하는 전해액의 유기 용매와 동일하거나 유사한 형태의 폴리머를 Si 음극활물질 표면에 도입함으로써, SEI층 생성 반응이 원활히 일어나도록 할 수 있다.

여기서 상기 '동일 또는 유사한 형태'란 SEI층 생성 폴리머와 전해액의 유기 용매가 동일한 분류의 유기 화합물에 속하는 경우, 예를 들어 카보네이트계와 카보네이트계, 에스테르계와 에스테르계, 에테르계와 에테르계, 케톤계와 케톤계 등의 유기 화합물인 경우를 의미한다.

본 발명의 리튬이차전지는 당분야의 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 각각 준비된 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막을 넣고, 비수 전해액을 투입함으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 리튬이차전지는 안정한 SEI층 생성 사이트를 포함하는 Si 음극활물질을 사용하는바, 종래의 표면개질되지 않은 Si 음극활물질을 사용하는 경우 대비 전지의 수명 특성이 크게 향상된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

Si 음극활물질;
상기 Si 음극활물질 표면에 형성되고, SEI(solid electrolyte interface)층 생성의 반응 사이트를 갖는 SEI 층 생성 폴리머; 및
상기 SEI 층 생성 폴리머를 반응 사이트로 하여 형성된 SEI 층을 포함하고,
상기 SEI층 생성 폴리머는 인시튜 중합(in-situ polymerization)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질.
삭제
제1항에 있어서,
상기 SEI층 생성 폴리머의 길이는 5 ~ 10nm인 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질.
제1항에 있어서,
상기 SEI층 생성 폴리머로부터 생성된 SEI층은 상기 SEI층 생성 폴리머와 공유결합으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질.
제1항에 있어서,
상기 SEI층 생성 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 Si음극활물질:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R은 수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 알킬기, 알콕시기 또는 아릴기를 나타내고,
n은 반복단위로서 2 ~ 1000의 정수이다.
제5항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
R은 수소 원자인 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질.
제1항, 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 Si 음극활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극재.
제7항에 따른 음극재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
제8항에 있어서,
상기 SEI층 생성 폴리머는 상기 리튬이차전지에 포함되는 전해액의 유기 용매와 동종의 관능기를 포함하는 형태인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
인시튜 중합을 이용하여 Si 음극활물질의 표면에 SEI층 생성 폴리머를 형성하는 것을 특징으로 하는 Si 음극활물질의 표면개질 방법.