초록 ▼

전지와 슈퍼캐패시터의 장점을 최대한 활용한 monolithic 고출력 하이브리드전지 개발을 목표로 하였다. 박막 전지 및 박막 슈퍼캐패시터의 제작을 위해 dc 혹은 rf 스퍼터링 방법을 이용하였다. 박막 전지로는 고용량의 $V_2O_5$, Pt가 도핑된 $V_2O_5$, $LiNi_{1-x}Co_xO_2$, $LiNiO_2$ 등을 양극으로 개발하였으며, 박막 슈퍼캐패시터로는 $Co_3O_4$, $RuO_2$ W가 도

전지와 슈퍼캐패시터의 장점을 최대한 활용한 monolithic 고출력 하이브리드전지 개발을 목표로 하였다. 박막 전지 및 박막 슈퍼캐패시터의 제작을 위해 dc 혹은 rf 스퍼터링 방법을 이용하였다. 박막 전지로는 고용량의 $V_2O_5$, Pt가 도핑된 $V_2O_5$, $LiNi_{1-x}Co_xO_2$, $LiNiO_2$ 등을 양극으로 개발하였으며, 박막 슈퍼캐패시터로는 $Co_3O_4$, $RuO_2$ W가 도핑된 $RuO_2$ 등을 전극으로 하여 개발하였다. 후막 전지에 이용하기 위한 고용량의 $LiCoO_2$, $LiNi_{0.5}Mn_{0.5}O_2$ 양극 분말 소재를 개발하였다. 후막 전지를 위해 페이스트 기술을 개발하여 스크린 기법으로 전극을 제작하였다. 전지에 이용될 수 있는 고상의 Li 전해 박막(LiPON)을 제작하였으며, 슈퍼캐패시터에 이용될 수 있는 프로톤 전해 박막 ($PVA-H_3PO_4$)을 제작하였다. 외부 wiring에 의해 서로 연결하는 단순 결합형으로 고출력 하이브리드 전지를 제작하여 이의 충, 방전 제어기술을 개발하였으며, 제작된 전지의 저온특성과 자가 방전 특성에 대해 고찰하였다. 최종적으로, 본 연구에서 개발된 고출력 하이브리드 전지는 소형이면서도 고출력의 요구 조건을 달성하여 최근 활발히 연구, 개발되고 있는 나노, 마이크로/나노 바이오 및 정보 통신 산업 분야에 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼

The present investigation focuses on the development of the monolithic high power hybrid battery as a power source a communication devices and medical appliances.
Therefore, the fabrication capability shouldbe demonstrated as a prototype of monolithic battery, which is a strong stimulation for ec

The present investigation focuses on the development of the monolithic high power hybrid battery as a power source a communication devices and medical appliances.
Therefore, the fabrication capability shouldbe demonstrated as a prototype of monolithic battery, which is a strong stimulation for economical fabrication technology advance.
Fabrication technology of thin$\cdot$thick film battery and thin film supercapacitor by vacuum engineering and screen printing
Sputtering method is used to fabricate thin film battery and thin film supercapacitor. Printing method with the nano-sized powder paste is developed in order to fabricate thick film battery. Futhermore, Li-ion conductiong solid electrolyte is developed, which used in thin film battery, and even proton conducting solid electrolyte is also developed, which used in thin film supercapacitor.
Fabrication technology of externally interconnected hybrid battery
After we manufactured thin film battery and thin film supercapacitor on separate substrate, connected with external wiring, and finally fabricated high power hybrid battery.

목차 Contents

• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 22
• 제1절. 연구개발 목적 및 필요성 ... 22
• 1. 초소형화 되는 소자에 응용될 초소형 전원 ... 22
• 2. 연구개발의 경제$\cdot$사회$\cdot$기술적 중요성 ... 24
• 제2절. 본 연구개발 목적 및 연구개발 범위 ... 26
• 1. 본 연구팀에 축적된 기반 기술을 이용한 연구 개발 ... 26
• 2. 기술 협려을 통한 연구 개발 ... 27
• 제3절. 연구개발 추진전략 및 체계 ... 28
• 1. 연구개발 추진전략 ... 28
• 2. 연구개발 추진체계 ... 29
• 제2장 국내$\cdot$외 기술개발현황 ... 32
• 제1절. 국외 기술개발 현황 ... 32
• 1. 일본 ... 32
• 2. 미국 ... 32
• 제2절. 국내 기술개발 현황 ... 33
• 1. 산업체 ... 33
• 2. 대학 ... 33
• 3. 출연연구기관 ... 33
• 제3절. 현 기술상태의 취약성 ... 34
• 제4절. 앞으로의 전망 ... 35
• 1. 국내 연구개발 투자 현황 및 전망 ... 35
• 2. 향후 5년 내 기술경쟁력 확보가능성 ... 35
• 3. 기술 수요 및 전망 ... 36
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 38
• 제1절. 고체 상태 박막 초소형 전지 ... 38
• 1. 비정질 바나듐 산화물 초소형 박막 전지 ... 38
• 가. 서론 ... 38
• 나. 실험방법 ... 39
• 다. 결과 및 고찰 ... 41
• 라. 결론 ... 75
• 2. $\cdot$ 박막 전지 ... 75
• 가. 서론 ... 75
• 나. 실험방법 ... 77
• 다. 결과 및 고찰 ... 80
• 라. 결론 ... 107
• 3. $LiNiO_2$ 박막 전지 ... 107
• 가. 서론 ... 107
• 나. 실험방법 ... 108
• 다. 결과 및 고찰 ... 109
• 라. 결론 ... 115
• 제2절. 박막 슈퍼캐패시터 ... 117
• 1. 코발트 산화물 전극 ... 117
• 가. 서론 ... 117
• 나. 실험방법 ... 118
• 다. 결과 및 고찰 ... 120
• 라. 결론 ... 131
• 2. 루테늄 산화물 전극 ... 131
• 가. 서론 ... 131
• 나. 실험방법 ... 132
• 다. 결과 및 고찰 ... 132
• 라. 결론 ... 145
• 3. 텅스텐을 함유하는 루테늄 산화물 전극 ... 146
• 가. 서론 ... 146
• 나. 실험방법 ... 146
• 다. 결과 및 고찰 ... 147
• 라. 결론 ... 155
• 제3절. 분말 크기가 나노로 제어된 후막용 $LiCoO_2$ 양극 소재 ... 156
• 1. $LiCoO_2$ ... 156
• 2. 실험방법 ... 157
• 3. 결과 및 고찰 ... 159
• 4. 결 론 ... 170
• 제4절. 후막을 위한 $LiNi_{0.5}Mn_{0.5}O_2$ 양극 소재 ... 170
• 1. $LiNi_{0.5}Mn_{0.5}O_2$ ... 170
• 2. 실험방법 ... 171
• 3. 결과 및 고찰 ... 172
• 4. 결 론 ... 181
• 제5절. Paste를 이용한 후막전지 ... 185
• 1. 후막전지 ... 185
• 2. 실험방법 ... 185
• 3. 결과 및 고찰 ... 186
• 4. 결 론 ... 186
• 제6절. $SnO_2+RuO_2$ composite 음극 소재 ... 191
• 1. 하이브리드의 가능성 ... 191
• 2. 실험방법 ... 191
• 3. 결과 및 고찰 ... 193
• 4. 결 론 ... 209
• 제7절. 전지와 슈퍼캐패시터의 단순결합형 하이브리드 ... 209
• 1. 전지와 슈퍼캐패시터의 충, 방전 제어 ... 209
• 2. 실험방법 ... 210
• 3. 결과 및 고찰 ... 210
• 4. 결 론 ... 210
• 제8절. 저온 특성 ... 213
• 1. 온도에 따른 전지의 문제점 ... 213
• 2. 실험방법 ... 213
• 3. 결과 및 고찰 ... 213
• 4. 결 론 ... 214
• 제9절. 자가 방전 특성 ... 217
• 1. 자가 방전 ... 217
• 2. 실험방법 ... 217
• 3. 결과 및 고찰 ... 217
• 4. 결 론 ... 222
• 제10절. 종합 결론 ... 223
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 226
• 제1절. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 226
• 제2절. 연구수행 내용 및 결과 ... 227
• 제3절. 연구개발목표의 달성도 ... 227
• 제4절. 연구개발성과 (특허 및 논문) ... 228
• 제5절. 대외 기여도 ... 228
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 232
• 제1절. 2단계 연구의 필요성 ... 232
• 1. 연구개발의 경제$\cdot$사회$\cdot$기술적 중요성 ... 233
• 제2절. 연구결과의 활용계획 및 활용가능성 ... 235
• 1. 산업화 기술로의 활요계획 및 가능성 ... 235
• 2. 향후 연구의 기반기술 ... 236
• 3. 미래 연구 응용 가능성 ... 236
• 제6장 참고문헌 ... 238