Here, we report the development of a new and low-cost core-shell structure for lithium-ion battery anodes using silicon waste sludge and the Ti-ion complex. X-ray diffraction (XRD) confirmed the raw waste silicon sludge powder to be pure silicon without other metal impurities and the particle size distribution is measured to be from 200 nm to 3 μm by dynamic light scattering (DLS). As a result of pulverization by a planetary mill, the size of the single crystal according to the Scherrer formula is calculated to be 12.1 nm, but the average particle size of the agglomerate is measured to be 123.6 nm. A Si/TiO2 core-shell structure is formed using simple Ti complex ions, and the ratio of TiO2 peaks increased with an increase in the amount of Ti ions. Transmission electron microscopy (TEM) observations revealed that TiO2 coating on Si nanoparticles results in a Si-TiO2 core-shell structure. This result is expected to improve the stability and cycle of lithium-ion batteries as anodes.

Tri-isotropic (TRISO) coatings on zirconia surrogate beads are deposited using a fluidized-bed vapor deposition (FB-CVD) method. The silicon carbide layer is particularly important among the coated layers because it acts as a miniature pressure vessel and a diffusion barrier to gaseous and metallic fission products in the TRISO-coated particles. In this study, we obtain a nearly stoichiometric composition in the SiC layer coated at 1400oC, 1500oC, and 1400oC with 20 vol.% methyltrichlorosilane (MTS), However, the composition of the SiC layer coated at 1300-1350oC shows a difference from the stoichiometric ratio (1:1). The density decreases remarkably with decreasing SiC deposition temperature because of the nanosized pores. The high density of the SiC layer (≥ 3.19 g/cm2) easily obtained at 1500oC and 1400oC with 20 vol.% MTS did not change at an annealing temperature of 1900°C, simulating the reactor operating temperature. The evaluation of the mechanical properties is limited because of the inaccurate values of hardness and Young’s modulus measured by the nano-indentation method.

본 연구에서는 NH(sub)4OH에 계면 활성제를 첨가한 세정액의 특성 및 세정 효과를 H(sub)2O(sub)2가 첨가된 NH(sub)4OH 세정액과 비교 연구하였다. NH(sub)4OH에 계면 활성제를 첨가한 경우 용액의 pH 및 산화 환원전위(Eh) 는 NH(sub)4OH의 값과 거의 유사하고 H(sub)2O(sub)2를 첨가한 경우에 pH는 감소하고 Eh는 증가하는 경향을 보였다. 표면장력은 계면 활성제를 첨가한 경우 약 72 dynes/cm에서 약 38dynes/cm로 감소하였으나 H(sub)2O(sub)2를 첨가한 경우에는 NH?OH 용액과 비교 거의 변화가 없었다. 실리콘 웨이퍼의 식각 속도를 측정한 결과 H(sub)2O(sub)2나 계면 활성제를 첨가하지 않은 초순수와 1 : 5(NH(sub)4OH : H(sub)2O(sub)2)의 부피비의 NH(sub)4OH용액이 첨가한 용액에 비해 최소 50배 이상의 높은 식각 속도를 보였다. 파티클 제거 실험에서 H(sub)2O(sub)2가 첨가된 NH(sub)4OH 세정액은 실험에 사용한 실리콘 표면위의 직경 0.67μm의 PSL파티클을 세정액의 온도와 무관하게 잘 제거하였으나 계면 활성제를 첨가한 NH?OH경우에 상온에서는 파티클을 제거할 수 없었으나 온도를 50˚C와 80˚C로 증가시킨 경우 H(sub)2O(sub)2가 첨가된 NH(sub)4OH와 유사한 세정 효과를 나타내었다.