초록 ▼

고용량/장수명의 리튬이차전지 양극활물질용 나노소재를 합성하기 위하여 $LiNi_1_x_yCo_xM_yO_2_wX_w$의 조성으로 표현되는 나노소재 설계하였고 이를 다양한 공정으로 합성하였다. 또한 나노스케일의 금속산화물을 상용 소재에 코팅함으로써 소재의 고용량화 및 장수명화를 꾀하였다. 양극활물질 구조안정성 예측 프로그램을 이용하여 전이금？ 및 산소원자 치완에 따른 전압 변화 및 구조안정성을 예측하여 최적의 조성을 결정하였다. 또한 고상법,졸겔법,초임계법,초음파 합성법 등을 이용하여 나노소재를 합성하였고 전기화학

고용량/장수명의 리튬이차전지 양극활물질용 나노소재를 합성하기 위하여 $LiNi_1_x_yCo_xM_yO_2_wX_w$의 조성으로 표현되는 나노소재 설계하였고 이를 다양한 공정으로 합성하였다. 또한 나노스케일의 금속산화물을 상용 소재에 코팅함으로써 소재의 고용량화 및 장수명화를 꾀하였다. 양극활물질 구조안정성 예측 프로그램을 이용하여 전이금？ 및 산소원자 치완에 따른 전압 변화 및 구조안정성을 예측하여 최적의 조성을 결정하였다. 또한 고상법,졸겔법,초임계법,초음파 합성법 등을 이용하여 나노소재를 합성하였고 전기화학적 특성이 우수하고 양산화 가능한 합성공정인 산용해법을 개발하였다. 기계화학적 방법 및 습식방법을 통하여 상용 양극활물질 및 산용해법으로 합성한 양극활물질을 금속산화물로 코팅하여 고전압에서의 안정성 향상으로 고용량화를 이룩하였다. 또한 산용해법을 이용한 양산화를 목적으로 대용량의 분무건조기를 이용하여 양산 시범을 보였으며, 기계화학적 방법을 통한 표면개질 공정의 양산화에도 성공하였다. 특히 개발한 기술의 상용화를 위하여 참여기업을 통하여 상용전지를 제작하여 성능 검증을 마쳤으며, 성능 평가 결과 1단계 성능 목표인 200mAh/g, 300싸이클에서 초기용량의 80%이상의 성능을 달성하였다.

Abstract ▼

In this study, the compositional design of nano-structured high capacity cathode active material was done by utilizing a cammercial atomic modeling software. The development of new synthesis process for the nano-structured cathode active material was intended by combining the advantages of solid-sta

In this study, the compositional design of nano-structured high capacity cathode active material was done by utilizing a cammercial atomic modeling software. The development of new synthesis process for the nano-structured cathode active material was intended by combining the advantages of solid-state and wet chemistry synthetic method. New process should be not only adequate for the synthesis of multi-component material for an advanced cathode active material but also suitable for mass production. In addition, in order to control the increased corrosion rate of nano-material, surfase modification technology by metal oxide nano-scale coating through mechanochemical and wet chemical method was developed and its mechanism for performance improvement was investigated.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...9
• CONTENTS...14
• 목차...16
• [ PART I ] 이차전지 양극활물질용 나노소재...20
• 제1장 연구개발과제의 개요...21
• 제1절 연구개발의 경제.사회.기술적 중요성...21
• 1. 기술적측면...21
• 2. 경제.산업적 측면...23
• 3. 사회.문화적 측면...23
• 제2절 핵심기술 개발에 따른 문제점 및 해결방안...24
• 1. 문제점...24
• 2. 해결방안...24
• 제2장 국내외 기술개발 현황...26
• 제1절 지금까지의 연구개발 실적...26
• 제2절 현 기술상태의 취약성...28
• 제3절 앞으로의 전망...28
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...29
• 제1절 사업용 프로그램을 이용한 나노소재설계...29
• 1. 배경...29
• 2. 전이금속치환...30
• 3. 산소이온치환...31
• 제2절 다양한 합성방법을 이용한 나노소재 합성...33
• 1. 졸-겔법을 이용한 양극활물질 합성...33
• 가. 연구개요...33
• 나. 실험방법...34
• 다. 연구결과...36
• 2. 초음파를 이용한 양극활물질 합성...42
• 가. 연구개요...42
• 나. 실험방법...42
• 다. 연구결과...42
• 3. 초임계를 이용한 양극활물질 합성...51
• 가. 연구개요...51
• 나. 실험방법...51
• 다. 연구결과...51
• 4. 산용해법을 이용한 양극활물질 합성...60
• 가. 연구개요...60
• 나. 실험방법...60
• 다. 연구결과...62
• 제3절 금속산화물 나노코팅을 이용한 성능향상...69
• 1. 기계화학적 방법을 이용한 양극활물질 표면개질...69
• 가. 연구개요...69
• 나. 실험방법...69
• 다. 연구결과...70
• 2. 습식방법을 이용한 양극활물질 표면개질...77
• 가. 연구개요...77
• 나. 실험방법...77
• 다. 연구결과...78
• 제4절 양산시험...84
• 1. 대용량 분무건조기를 이용한 나노소재 양산...84
• 가. 연구개요...84
• 나. 실험방법...84
• 다. 연구결과...85
• 2. 금속산화물 코팅공정의 양산화...89
• 가. 연구개요...89
• 나. 실험방법...89
• 다. 연구결과...89
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...92
• 제1절 목표달성도...92
• 제2절 관련분야에의 기여도...93
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...94
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...95
• 제7장 참고문헌...96
• [ PART II ] 이차전지 양극활물질용 나노소재 제조공정 개발...98
• 제1장 연구개발과제의 개요...99
• 제1절 연구개발의 배경 및 필요성...99
• 제2절 연구개발의 목표 및 평가척도...99
• 1. 연구개발의 최종목표...99
• 2. 연도별 연구개발 목표 및 내용...100
• 3. 세부연구목표 및 평가척도...101
• 제2장 국내외 기술개발 현황...102
• 제1절 연구개발의 경제, 사회, 기술적 중요성...102
• 제2절 지금까지의 연구개발실적...103
• 제3절 현재의 기술상태 및 전망...105
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...106
• 제1절 리튬금속산화물 나노코팅...106
• 1. 코팅제 및 코팅방법 선정...106
• 2. 코팅제품의 성능평가...106
• 제2절 새로운 방식의 금속산화물 나노코팅기술 개발...114
• 1. 나노코팅기술...114
• 2. 나노코팅된 니켈코발트계 양극소재...114
• 제3절 삼성분계 양극소재의 금속산화물 나노코팅...124
• 제4절 위탁연구개발의 목표 및 내용...131
• 1. 연구개발의 목표...131
• 2. 연구개발의 내용...131
• 3. 연구범위, 연구수행방법 및 결과...132
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...142
• 제1절 연구목표의 달성도...142
• 제2절 연구결과의 의의...142
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...143
• 제1절 활용계획...143
• 제2절 연구개발의 파급효과...143
• 1. 기술적 측면에서의 파급효과...143
• 2. 경제적 측면에서의 파급효과...144
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...145
• 제7장 참고문헌...147