Silicon-based anode materials have attracted significant interest because of their advantages, including high theoretical specific capacity (~4,200 mAh/g), low working potential (0.4 V vs Li/Li+), and abundant sources. However, their significant initial capacity loss and large volume changes during cycling impede the application of silicon-based anodes in lithium-ion batteries. In this work, we propose a silicon oxide (SiOx) anode material for lithium-ion batteries produced with a magnesio-thermic reduction (MTR) process adopting Boryeong mud as a starting material. Boryeong mud contains various minerals such as clinochlore [(Mg,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8], anorthite (CaAl2Si2O8), illite [K0.7Al2(Si,Al)4O10(OH)2], and quartz (SiO2). The MTR process with Boryeong mud generates a mixture of amorphous silicon oxides (SiOx and SiO2), and magnesium aluminate which helps to alleviate the volume expansion of the electrode during charge/discharge. To observe the effects of these oxides, we conducted various analyses including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-Transformation infrared spectroscopy (FT-IR), Brunauer-Emmett-Teller (BET) and cyclic voltammetry (CV) galvanic cell testing. The amorphous SiO2 and MgAl2O4 suppressed the volume expansion of the silicon-based anode, and excellent cycle performance was achieved as a result.

본 연구에서는 쏙류의 고밀도 서식 때문에 2008년 이후 피해가 급격히 증가하고 있는 한국 서해안 갯벌의 패류양식장에서 착저 초기에 쏙과 가시이마쏙의 초기 성장, 서식 깊이, 상대성장 특성을 구명하여 물리적 제거 또는 포획에 관한 기초적 생태자료를 확보하고자 하였다. 5월 초순에 갯벌에 착저한 어린 쏙은 8월 이후에 두흉갑장이 10 mm 이상으로 성장하였고, 갯벌에 착저 후 1년 경과 시 두 흉갑장 (CL)과 전장 (TL)이 각각 14.21 mm, 42.28 mm까지 성장하였으며, 주 성장 시기는 4~10월이었다. 당년산 어린 쏙의 서식 깊이는 성장과 더불어 착저 후 약 6개월 경과 시까지 빠르게 증가하였다 (7월 5 cm, 9월 12.5 cm, 11월 28 cm). 어미 쏙 (평균 두흉갑장 28.50 mm)의 연중 서식 깊이는 10~93 cm이었다. 쏙의 두흉갑장 (CL)-전장 (TL), 두흉갑장-습전중량 (TWW) 간 상대성장을 분석한 결과, 두흉갑장 26~35 mm 크기에서는 쏙의 습중량이 천수만 입구의 주교 갯벌에 비해 천수만 내측의 사호리 갯벌에서 1.2~4 g 더 무거운 것으로 예측되었다. 본 연구에서 밝혀진 당년산 어린 쏙의 착저 후 초기 성장과 서식 깊이의 증가 특성으로 볼 때, 어린 쏙이 바지락 양식장 등에 정착하여 피해를 주는 것을 줄이기 위해서는 5~6월경에 쏙의 착저 여부를 주의해서 관찰해야 하며, 다량의 쏙 서식이 확인되면 갯벌 속에 30 cm 보다 얕게 굴을 파고 서식하는 8월부터 12월 사이에 어린 쏙을 제거하기 위한 다양한 노력을 기울일 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 보령지역 어미 쏙의 시기별 평균 서식 깊이 면에서 볼 때 1차 제거 적기는 쏙들이 표층에 가장 가까워지는 3월부터 5월 초순, 2차 적기는 10월 중순부터 12월 초순으로 판단된다. 쏙은 갯벌양식장에서 공간점유와 먹이 경쟁 등 인간의 경제활동에는 부정적인 영향을 주지만, engineering species로서 갯벌에 수많은 구멍을 깊게 뚫어줌으로써 다양한 생태계적 순기능도 수행하고 있으므로 친환경적이며 합리적인 대응 방안을 지속적으로 모색할 필요성이 있을 것으로 판단된다.