KR20110100209A - 전기화학적 소자용 신규한 전극-활성 물질 - Google Patents

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칼린 붸름
토마스 뵈를레
마틴 빈데르
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바르타 미크로바테리 게엠베하
폭스바겐 바르타 마이크로바테리 포르슝스게젤샤프트 엠바하 운트 체오.카게
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Abstract

전기화학적 소자의 전극용 활성 물질의 생성을 위한 방법이 기재되며, 상기 방법은, (1) 탄소 입자를 제공하는 단계와, (2) 탄소 입자의 표면에 실리콘 전구체를 도포하는 단계와, (3) 실리콘 전구체를 열분해하여 금속 실리콘을 형성하는 단계를 포함한다. 추가로, 이러한 방법에 의해 생성될 수 있는 전기화학적 활성 물질, 이러한 활성 물질을 포함하는 전극, 이러한 전극을 하나 이상 포함하는 전기화학적 소자가 기재된다.

Description

전기화학적 소자용 신규한 전극-활성 물질{NEW ELECTRODE-ACTIVE MATERIAL FOR ELECTROCHEMICAL ELEMENTS}
본 발명은 전기화학적 소자의 전극용 활성 물질에 관한 것이고, 상기 활성 물질을 생성하기 위한 프로세스에 관한 것이며, 이러한 활성 물질을 포함하는 전극에 관한 것이고, 이러한 전극을 적어도 한 개 포함하는 전기화학적 소자에 관한 것이다.
음극(negative electrode) 물질로서 금속 리튬이 사용되는 재충전 가능한 리튬 배터리가 매우 높은 에너지 밀도를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나 또한, 이러한 배터리의 순환(충전과 방전)의 과정에서 모든 문제가 발생할 수 있다고 알려져 있다. 예를 들어, 전해질 용액과 금속 리튬의 피할 수 없는 부반응에 의해, 리튬 표면이 분해 산물로 덮이게 되고, 이는 리튬 증착 및 용해 프로세스에 영향을 미칠 수 있다. 극단적인 경우, 일부 환경 하에서, 전극 분리기(electrode separator)를 손상시킬 수 있는 수지상결정(dendrite)이 형성될 수 있다. 금속 리튬 상에서의 부반응에 의해 형성되는 표면 층(일반적으로 고상 전해질 인터페이스(SEI: solid electrolyte interface))의 구성과 조성은 본질적으로 용매와 전도성 염에 따라 달라지는 것이 일반적이다. 이러한 SEI의 형성은 항상 배터리의 내부 저항의 증가를 초래하며, 따라서 충전 및 방전 프로세스가 크게 방해될 것이 일반적이다.
이러한 이유로, 오랜 기간, 앞서 언급된 문제가 발생하지 않지만, 허용될만한 에너지 밀도를 갖는 배터리의 구성을 가능하게 하는 활성 물질, 특히, 갈바닉 소자(galvanic element)의 음극(negative electrode)을 찾아 왔다.
현재 이용 가능한 리튬 이온 배터리의 음극은, 흑연을 바탕으로 하는 음극을 가진다. 흑연은 리튬 이온을 끼워 넣기(intercalating)하고, 또한 탈착(desorbing)할 수도 있다. 일반적으로 수지상결정의 형성이 관찰되지 않는다. 그러나 흑연이 리튬 이온을 흡착(adsorbing)할 수 있는 능력이 제한된다. 따라서 이러한 전극을 갖는 배터리의 에너지 밀도가 비교적 제한된다.
금속 실리콘이, 비교적 많은 양의 리튬 이온을 끼워 넣기할 수 있는 물질이다. Li22Si5 상의 형성을 이용하여, 흑연 전극의 경우에서의 비교될 수 있는 양을 10배 이상 초과하는 양의 리튬 이온을 흡착하는 것이 이론적으로 가능하다. 그러나 문제는 이러한 많은 양의 리튬 이온의 흡착이, 예외적으로 높은 부피 변화(최대 300%까지)와 관련될 수 있으며, 이는 활성 물질로서 실리콘을 포함하는 전극의 기계적 무결성에 매우 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
이러한 문제를 다루기 위해, 과거에 추구된 방식은 매우 작은 실리콘 입자(특히, 1㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 입자, 즉 나노입자)를 활성 물질로서 사용하는 것이었다. 이러한 작은 입자의 경우, 체적의 절대적 변화가 비교적 작으며, 따라서 입자가 깨지지 않는다.
그러나 실리콘의 리튬화에서 형성되는 금속간 상(intermetallic phase)은, 금속 리튬에 비해 크게 감소된 전위를 가짐이 발견되었다. 따라서 역시, SEI가 형성된다. 많은 양의 나노입자를 포함하는 활성 물질의 비표면적은 매우 넓기 때문에, SEI의 형성이 이에 대응하는 많은 양의 전해질 및 리튬을 소모한다. 따라서 원칙적으로, 양극이 너무 커져야 하고, 이로 인해서, 대응하는 리튬 이온 전지의 상당한 에너지 밀도 하강이 초래되어서, 음극의 높은 에너지 밀도의 이점과 적어도 부분적으로 균형을 이룬다.
본 발명의 목적은, 비교적 높은 에너지 밀도를 갖는 배터리의 구성을 가능하게 하지만, 동시에, 공지 기술에서 알려진 앞서 언급된 활성 물질보다 더 적은 수의 단점을 갖는 신규하고, 대안적 전극을 발견 및 제공하는 것이다.
이 목적은, 청구항 제 1 항의 특징부를 갖는 프로세스와 청구항 제 7 항의 특징부를 갖는 활성 물질에 의해 이뤄진다. 본 발명에 따르는 프로세서의 바람직한 실시예는 청구항 제 2 항 내지 제 6 항에서 특정되어 있다. 본 발명의 활성 물질의 바람직한 실시예가 청구항 제 8 항 내지 제 12 항에서 발견될 수 있다. 또한 덧붙여, 청구항 제 13 항 내지 제 15 항에 따르는 전극과 전기화학적 소자가 본 발명에 의해 포함된다.
본 발명에 따르는 프로세스가 사용되어, 전기화학적 소자의 전극, 특히, 음극에서 사용되기에 특히 적합한 활성 물질을 얻을 수 있다. 구체적으로 바람직한 적용 분야는, 리튬 이온과 리튬 폴리머 기법을 갖는 재충전 가능한 배터리용 전극이다. 용어 “활성 물질”은, 전기화학적 소자에서 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 프로세스에 직접 개입하는 물질을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 리튬 이온 배터리의 경우, 예를 들어, 전자를 흡착시키고, 전자의 방출을 이용해 다시 탈착시킴으로써, 리튬 이온이 음극의 활성 물질에 끼워 넣어(intercalate)지는 것이 가능하다.
본 발명에 따르는 공정은, 적어도 3개의 단계를 포함하며, 상기 3개의 단계란,
(1) 탄소 입자를 제공하는 단계,
(2) 상기 탄소 입자의 표면으로 실리콘 전구체를 도포하는 단계, 및
(3) 상기 실리콘 전구체를 열분해하여, 금속 실리콘을 형성하는 단계이다.
따라서 수득 가능한 활성 물질은 탄소 입자를 기초로 하는 복합 물질이며, 상기 복합 물질의 표면 상에 금속 실리콘이 증착되었다.
탄소 입자는 특히 흑연 입자, CNT(탄소 나노튜브) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 원칙적으로 흑연 입자의 선택은 한정되지 않으며, 예를 들어, 종래 기술에서 알려져 있는 흑연 전극에서도 사용될 수 있는 모든 흑연 입자를 이용하는 것이 가능하다. CNT는 탄소로 구성된 미소한(microscopically small) 관형 구조물이며, 마찬가지로, 리튬 이온이 끼워 넣어(intercalate)질 수 있다고 알려져 있다. 활성 물질로서 사용되기 적합한 CNT가, 가령 WO2007/095013에 기재되어 있다.
본 출원의 맥락에서, 용어 “실리콘 전구체”는 원칙적으로는, 금속 실리콘을 증착하기 위해, 특히, 가열에 의해 분해될 수 있는 임의의 물질 또는 임의의 화학 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 해당업계 종사자라면, 이러한 물질과 화합물을 알 것이다.
전구체를 기체 상태로 탄소 입자 상에 증착하는 것이 고려될 수 있다. 그러나 액체이거나 액체 내에 존재하는 실리콘 전구체를 탄소 입자의 표면에 도포하고, 뒤 이어, 앞서 언급된 열분해를 하는 것이 특히 바람직하다. 실리콘 전구체는 액체 내에서 용해되거나 분산될 수 있다.
원칙적으로, 다양한 방법으로 실리콘 전구체가 탄소 입자의 표면에 도포될 수 있다. 이때 어느 절차가 가장 바람직한지는 전구체의 속성에 따라 달라지며, 이는 이하에서 더 상세히 설명될 것이다. 가장 간단한 경우, 예를 들어, 제공되는 탄소 입자가, 실리콘 전구체가 포함되어 있는 용액으로 도입될 수 있다. 그 후, 상기 용액이 탄소 입자의 표면에 증착될 수 있다. 뒤 이은 열분해 전에, 존재하는 임의의 용매가 제거되어야 한다.
실리콘 전구체는 하나 이상의 실란인 것이 바람직하며, 올리고머 또는 폴리머 실란인 것이 특히 바람직하다. 더 구체적으로, 일반 화학식 -[SiH2]n-(n≥10)으로 기재될 수 있는(즉, 10개 이상의 실리콘 원자의 최소 체인 길이를 갖는) 올리고머 또는 폴리머 실란이 사용된다.
일반적으로 이러한 실란은 액체 형태로 존재하거나, 용액 내에서 처리될 수 있다. 따라서 임의의 기체 상태 전구체를 이용할 필요가 없으며, 따라서 대응하는 장치 복잡도가 비교적 낮다.
가령, 고리형 실란(cyclic silane)으로부터 기인한 올리고머화 또는 폴리머화에 의해, 실리콘 전구체로서 특히 적합한 실란 혼합물이 수득될 수 있다. 적합한 고리형 실란은 일반 화학식 SinH2n(특히, N≥3, 바람직하게는 n = 4 내지 10) 중 하나이다. 특히 적합한 시작 물질은 시클로펜타실란이다. 올리고머화 또는 폴리머화는 특히, 광에 의해 유발될 수 있다. 조사(irradiation)가, 더 길거나 더 짧은 체인 길이를 형성할 수 있는 고리 열림(ring opening)을 유도한다. 임의의 폴리머화에서 그러는 것처럼 체인 자체의 형성은 불균질하게 진행되며, 따라서 결과는 서로 다른 체인 길이의 올리고실란(oligosilane) 또는 폴리실란(polysilane)의 혼합물이다. 본 발명에서 특히 선호되는 실란 혼합물의 평균분자량 MW은 500 내지 5000인 것이 특히 바람직하다.
일반적으로, > 300℃의 온도에서의 열처리에 의해 실란 전구체가 분해된다. 이 온도에서, 일반적으로 올리고머 실란 및 폴리머 실란이 분해되어 수소를 제거할 수 있다. 금속 실리콘, 특히, 비정질 금속 실리콘으로의 적어도 부분적인 변환이 존재한다. 300℃ 내지 1200℃에서 온도를 선택하는 것이 특히 바람직하다. 에너지 관련 이유로, 일반적으로 목표는 매우 낮은 온도에서 변환을 수행하는 것이다. 따라서 특히, 300℃ 내지 600℃의 온도가 바람직하다. 이러한 온도에서, 올리고실란 또는 폴리실란은 실질적으로 완전히 변환될 수 있다.
본 발명에 따르는 적합한 실란 또는 실란 혼합물과, 이러한 실란과 실란 혼합물의 분해를 위한 적합한 조건은 과학 출판물에 명시되어 있다(특히, Shimoda 외 다수의 “Solution-processed silicon films and transistors" (NATURE Vol. 440, 2006년04월06일, 783쪽 내지 786쪽)). 특히, 이 출판물에서 해당하는 실험 세부사항은 본원에서 참조로서 인용된다.
본 발명에 따르는 공정에 의해 생성 가능한 활성 물질이 본 발명의 주제 중 하나이다. 앞서 언급된 바에 따라서, 실리콘의 층(특히, 비정질 실리콘의 층)으로 적어도 부분적으로 덮여 있는 표면을 갖는 탄소 입자를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 활성 물질이 이러한 입자로 구성된다.
바람직한 실시예에서, 탄소 입자의 표면 상의 실리콘 층이 실질적으로 폐쇄된 껍질(shell)을 형성할 수 있다. 이 경우, 탄소와 실리콘으로 구성된 복합 입자는 (탄소 입자로 형성된) 코어(core)와 상기 코어 상에 배열된 실리콘의 껍질을 가진다.
예를 들어, 전극 페이스트(electrode paste)의 생산 중, 물 또는 공기 중 수분과 접촉할 때(작업 예제를 참고할 것), 실리콘의 층은 표면 산화될 수 있다. 일반적으로, 형성된 실리콘 옥사이드의 층은 부동태 효과(passivating effect)를 가지며, 아래에 놓인 실리콘 층의 산화를 중화한다. 결과는 탄소로 구성된 코어와, 특히 비정질 실리콘으로 구성된 중간 층과, 실리콘 옥사이드의 외부 층을 갖는 입자이다.
실리콘 전구체의 분해 시 조건은, 형성된 실리콘의 층 또는 껍질에서 소량의 수소가 여전히 존재할 수 있도록 선택될 수 있다. 그러나 일반적으로, (층 또는 껍질의 총 중량을 바탕으로) 5중량% 이하의 비율로 존재하고, 바람직하게는, 0.001% 내지 5중량%의 비율로 존재하고, 특히, 0.01 내지 3중량%의 비율로 존재한다.
탄소 입자의 평균 입자 크기는 1㎛ 내지 200㎛이며, 특히, 1㎛ 내지 100㎛, 특히 10㎛ 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
실리콘의 껍질은 15㎛보다 두껍지 않은 것이 일반적이다. 결과는 바람직한 실시예에서, 입자의 총 크기(평균 입자 크기)는 215㎛를 초과하지 않으며, 특히 115㎛를 초과하지 않고, 10㎛ 내지 100㎛, 특히, 15㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 활성 물질은 나노규모의 입자 크기를 갖는 입자는 실질적으로 갖지 않는 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 활성 물질은 크기 < 1㎛인 어떠한 탄소-실리콘 입자도 포함하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 활성 물질에서, 실리콘에 대한 탄소의 중량비는 1:10 내지 10:1인 것이 바람직하다. 여기서, 1:1 내지 3:1의 값이 특히 바람직하다.
놀랍게도, 본 발명의 활성 물질을 이용하여, 종래의 흑연 활성 물질을 이용한 비교 대상 전극보다 1 내지 3배 더 높은 리튬 이온 저장 용량을 갖는 전극을 생성하는 것이 가능함이 발견되었다. 주기 테스트에서, 본 발명의 활성 물질은, 첫 부분에서 언급된 나노입자 실리콘과 유사한 주기 안정성(cycling stability)을 보여주면서, 언급된 단점은 갖지 않는다.
본 발명의 전극은 본 발명에 따른 활성 물질을 가짐을 특징으로 한다. 통상적으로, 본 발명의 전극에서 활성 물질은 바인더 모체(binder matrix)에 포함된다. 해당업계 종사자라면 이러한 바인더 모체에 적합한 물질을 알 것이다. 예를 들어, PVDF-HFP(폴리비닐리덴 디플루오라이드-헥사플루오로프로필렌)의 코폴리머를 이용하는 것이 가능하다. 카르복시메틸-셀룰로오스를 기초로 하는 한 가지 대안적 바인더가 (본 출원의 우선권 주장일에는 공개되지 않았던) 독일 특허 출원 10 2007 036 653.3에 기대되어 있다.
활성 물질은 본 발명의 전극에 적어도 85중량%의 비율로 존재하는 것이 일반적이다. 이미 언급된 바인더와, 가능하다면 하나 이상의 전도성 첨가제(가령, 카본 블랙(carbon black))에 의해, 또 다른 비율이 고려된다.
본 발명의 전기화학적 소자는 본 발명에 따르는 전극을 적어도 한 개 가진다. 본 발명의 전기화학적 소자는, 예를 들어, 복수의 전극과 분리기가 스택의 방식으로 위로 쌓이도록 배열되어 있는 스택형 전지(stacked cell)일 수 있다. 그러나 원칙적으로 본 발명의 활성 물질의 적용 분야, 따라서 본 발명의 전극의 적용 분야는 제한적이지 않으며, 그 밖의 다른 많은 설계(가령, 권선형 전극(wound electrode))가 또한 고려될 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점이 다음의 도면에 대한 설명과 종속 청구항에 기재된 작업 예시를 통해 명백해진다. 본 발명의 일실시예에서, 개별적 특징들이 홀로 구현되거나, 복수 개의 특징이 서로 조합되어 구현될 수 있다. 도면과 작업 예시는 본 발명의 설명과 더 나은 이해를 위해서 제공된 것에 불과하며, 한정하는 의도로 해석되어서는 안된다.
도 1은, 충전 및 방전 주기를 토대로, 실리콘-탄소 복합 입자를 포함하는 본 발명의 전극의 주기 안정성을, 활성 물질로서 흑연을 포함하는 비교대상 전극과 비교한 것을 도시한다.
도 2는 실리콘-탄소 복합 입자를 포함하는 본 발명의 전극의 주기 안정성을, 비교대상인, 흑연과 실리콘 나노입자의 혼합을 활성 물질로서 포함하는 공지 기술에서 알려져 있는 전극과 비교한 것을 도시한다.
(1) 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 활성 물질을 생성하기 위해, 아르곤 분위기(물 함유량 및 산소 함유량 < 1ppm)에서, 405㎚의 파장을 갖는 UV 광을 이용한 광-유도(photoinduction)를 이용하여 사이클로펜타실란이 폴리머화되었다. 수득된 폴리실란 혼합물이 겔(gel)과 같은 점도를 가질 때까지 폴리머화가 계속되었다. 수득된 폴리실란 혼합물이, 15㎛의 평균 입자 크기를 갖는 흑연 입자와 혼합되어, 페이스트를 수득하였다. 그 후, 상기 페이스트가 823K의 온도에서 열처리되었다. 어떠한 추가적인 수소 방출도 관찰되지 않을 때까지 상기 열처리가 계속되었다. 그 후, 이에 따라서 수득된 물질이 볼 밀(ball mill)에서 분쇄되어, 약 20㎛의 평균 입자 크기까지로 조정되었다.
(2) 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 전극을 생성하기 위해, 8중량%의 소듐 카르복시메틸셀룰로오스(Walocell® CRT2000PPA12)가 물에 넣어지고, 완전히 팽윤되었다. 추가로, (1)에 따라 생성된 활성 물질 87%와, 전도성 블랙(conductive black)(Super P) 5%가 전도율 개선제(conductivity improver)로서, 차례로, 넣어지고 확산되었다.
따라서 수득된 전극 페이스트는 200㎛의 두께로 구리 포일 상에 나이프-코팅(knife-coat)되었다.
(3) 비교 대상 전극을 생성하기 위해, 8중량%의 소듐 카르복시메틸셀룰로오스(Walocell® CRT2000PPA12)가 물에 넣어지고, 완전히 팽윤되었다. 추가로, 나노입자 실리콘(Nanostructured and Amorphous Materials, 로스 알라모스) 20%와 탄소 나노섬유(Electrovac AG, LHT-XT) 5%가 고 에너지를 갖고 차례로 넣어지고 확산되었다. 마지막으로, 전도성 블랙(Super P) 5%와 흑연(순수 흑연, 감자형) 62%가 넣어지고 확산되었다.
따라서 수득된 전극 페이스트는 200㎛의 두께로 구리 포일 상에 나이프-코팅되었다.
도 1은 (2)에 따라 생산된 본 발명의 전극의 주기 안정성(cycling stability)과, 흑연을 활성 물질로서 포함하는 비교대상 전극의 비교를, 충전 및 방전 주기를 토대로 보여준다. 본 발명의 전극이 훨씬 더 높은 용량을 가짐이 명백하다.
도 2는 (2)에 따라 생산되었으며, 실리콘-탄소 복합 입자를 포함하는 본 발명의 전극과, (3)에 따라 생산된 비교대상 전극의 비교를, 충전 및 방전 주기를 토대로 보여준다. 본 발명의 전극의 경우(윗곡선, 삼각형), 40회 이상의 주기 후에도, 용량이 실질적으로 일정하게 유지되며, 비교대상 전극의 경우(아랫곡선, 사각형), 이와 대조적으로, 눈에 띄는 용량 하강이 측정될 수 있다.

Claims (15)

  1. 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    탄소 입자를 제공하는 단계와,
    액체이거나, 액체 내에 존재하는 실리콘 전구체를, 탄소 입자의 표면에 도포하는 단계와,
    상기 실리콘 전구체를 열분해하여, 금속 실리콘(metallic silicon)을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 탄소 입자는 흑연 입자이거나, CNT(탄소 나노튜브-carbon nanotube)이거나, 둘 모두인 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 실리콘 전구체는 하나 이상의 실란, 바람직하게는 올리고머 실란 또는 폴리머 실란, 특히, 일반 화학식 -[SiH2]n- (n≥10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 사용되는 실리콘 전구체는, 고리형 실란(cyclic silane), 특히, 시클로펜타실란의 광에 의해 유도된(photoinduced) 올리고머화 및/또는 폴리머화에 의해 제조된 실란 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 실란 혼합물의 평균 분자 중량 MW은 500 내지 5000인 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 실란 전구체의 분해는 >300℃, 특히 300℃ 내지 1200℃, 더 바람직하게는 300℃ 내지 600℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자의 전극을 위한 활성 물질을 생성하기 위한 방법.
  7. 전기화학적 활성 물질, 특히, 전기화학적 소자의 음극(negative electrode)용 전기화학적 활성 물질에 있어서, 상기 물질은, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 의해 생성되고, 실리콘의 층, 특히, 비정질 실리콘의 층으로 부분적으로, 전체적으로 덮이는 표면을 갖는 탄소 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 활성 물질.
  8. 제 7 항에 있어서,
    탄소의 코어(core)와 실질적으로 폐쇄된 실리콘 껍질(shell)을 갖는 입자
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 활성 물질.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 실리콘의 층 또는 껍질은 수소를 포함, 바람직하게는 0.001중량% 내지 5중량%, 특히, 0.001중량% 내지 3중량%의 비율로 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 활성 물질.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소 입자는 1㎛ 내지 200㎛, 특히 1㎛ 내지 30㎛의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학적 활성 물질.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 표면에 실리콘 층을 갖는 탄소 입자는 10㎛ 내지 215㎛, 특히, 10㎛ 내지 100㎛의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학적 활성 물질.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 실리콘에 대한 탄소의 중량 비는 1:10 내지 10:1, 바람직하게는, 1:1 내지 3:1인 것을 특징으로 하는 전기화학적 활성 물질.
  13. 청구항 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따르는 활성 물질을 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자용 전극.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 활성 물질은 바인더 모체(binder matrix)에 포함되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자용 전극.
  15. 청구항 제 13 항 또는 제 14 항에 따르는 전극을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 소자.
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