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기술현황분석: 전고체 리튬 이차전지의 연구개발 현황

機械와 材料 = State of the art report, v.23 no.2, 2011년, pp.68 - 79  

박동수 (재료연구소 기능재료연구본부) ,  안철우 (재료연구소 기능재료연구본부)

초록
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전고체 리튬 이차전지는 기존 리튬 이차전지의 구성요소 가운데 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 것을 말한다. 전지의 폭발이나 화재의 위험성이 업소 제조공정이 단순화되며 고 에너지 밀도화 가능성에서 기존 리튬 이차전지보다 유리한 전고체 리튬이차전지는 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 본고에서는 전고체 리튬 이차전지의 핵심 요소기술인 세라믹 고체 전해질과 용량 및 에너지 밀도 향상을 위한 전고체 이차전지 구조 등에 대해 연구개발 현황을 조사하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  •  그들은구체적인 사례로 LLT 전해질과 UTisOiz 음극, LiCoCte 양극의 단 전지를 제작하였으나, 충방전이 가능하다는 것만을 밝혔을 뿐 전지의 용량이나 에너지 밀도에 대한 결과를 제시하지 않았다. Kanamura교 수는 3D0M (3dimensionally ordered macroporous) 다공질 층과 치밀층의 두 개의 층으로 구성된 전해질을 제작하고 다공질 층에 전극 재료의 전구체를 침투시킨 후열처리를 통하여 전극-전해질 복합구조의 전지를 제작하였다. 전해질로 LLT: 양극 재료로 LiMn2O4, 음극은 금속 리튬을 사용하여 단전지를 제작하고 평가한 결과, 초기 용량은 86mAh/g으로 LiMn2O4 이론 용량(148mAh/g)보다 크게 낮았으며 cycling 특성 이 좋지 않았다.
  • 7 mS/cm로높은 값을 나타내었다. Li 등은 Ge-0 결합이 Ti-0 결합보다 강한 공유결합이기 때문에 LATP에서 Ti를 Ge로 대체하면 이동하는 이온에 대한 attraction force를 줄여 이온 전도도를 높일 수 있을 것으로 생각하고 LAGP (Lii+xGe2-xAlx(PO4)3) 소결체를 제작하였다."" 제작된 glass ceramic의 이온전도도는 X값에 따라서 크게 변화하였는데, x=0.
  • 실질적으로 전고체 이차전지가 주목받게 된 것은 미국 Oak Ridge National Laboratory (ORNL) 에서 lithium phosphonitroxide(LiPON)을 전해질로 사용한 박막 이차전지가 개발되면서부터 이다. ORNL의 박막 이차전지는 그림 5에 나타난 바와 같이 기판 위에 치밀한 cathode 층(LiCoG, VzOs, LiMmQ, LiFePQ 등)을 성막하고 전해질인 LiPON 층을 성막한 후 anodeCLi 금속) 층을 성막하여 단위 셀을 제작한다. 성막을 위한 공정은 다양한 물리증착법 (Physical Vapor Deposition, PVD)이 사용되고 있으며, 전해질인 LiPON 층의 제조를 위하여 질소 분위기에서 인산 리튬을 sputtering 하여 제작한다.
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