초록 ▼

1. 리튬이차전지 양극활물질용 나노소재기술 개발,대정이엠(주),김우성
-공침반응공정을 이용하여 우수한 성능을 가지는 $Li[Ni_xCo_yMn_z]O_2$ 양극화물질을 제조
:구형의 양극활물질로서 용량특성,율특성,수명특성,열특성 향상
-나노 양극활물질을 이용한 리튬이차전지 시작품(2000mAh급)제작 평가
:90.4% 10C(vs 0.5C):86.9% 15C(vs 0.5C):85% 800th cycle @ 1C
-대량생산 공침반응 공정을 설계하고 생산시설을 구축함
:$[N

1. 리튬이차전지 양극활물질용 나노소재기술 개발,대정이엠(주),김우성
-공침반응공정을 이용하여 우수한 성능을 가지는 $Li[Ni_xCo_yMn_z]O_2$ 양극화물질을 제조
:구형의 양극활물질로서 용량특성,율특성,수명특성,열특성 향상
-나노 양극활물질을 이용한 리튬이차전지 시작품(2000mAh급)제작 평가
:90.4% 10C(vs 0.5C):86.9% 15C(vs 0.5C):85% 800th cycle @ 1C
-대량생산 공침반응 공정을 설계하고 생산시설을 구축함
:$[Ni_xCo_yMn_z](OH)_2$ 생산 capacity 600ton/year
:$Li[Ni_xCo_yMn_z]O_2$ 생산 capacity 360ton/year
-나노두께의 표면개질 공정을 개발하고 이를 적용하여 양극활물질의 특성을 향상시킴
:$AlF_3,Al_2O_3$,Super P,CNC를 적용하여 율특성 향상 및 열적특성 개선
2. 이차전지용 음극활물질 표면나노코팅기술 개발,한국과학기술연구원,이중기
-플라즈마 토치를 이용하여 실리콘 나노입자,P-doped n-type 실리콘 나노입자를 합성하고 각각에 대해 카본 전구체를 이용하여 카본 나노코팅 실리콘 입자를 제조함
-제조된 나노코팅 복합소재를 이용하여 전극(2X2$cm^2$) 및 셀 제조하고 전기화학적 테스트 수행(전해질:1M $LiPF_6$-EC:？:읓(1:1:1 vol%), 전류밀도:70mA/g, 전위구간:0~2V)
-카본 코팅 실리콘 입자의 half cell 테스트 결과 초기효율은 78% 이상, 가역용량은 680mAh/g 이상으로 목표치를 달성하였으며 실리콘-메탈 복합소재에 대한 full cell 테스트 결과 300싸이클 이후 초기용량의 80%에 근접하는 용량을 유지하였음
-단일공정으로 클러스터 형태의 나노크기의 코팅층을 형성함으로써, 전도성 및 고율 층방전 특성이 우수하고, 탄소의 이론용량보다 1.5배 이상 상회하는 전극용량을 나타내며, 싸이클 특성이 우수하여 리튬이차전지용 탄소복합체 전극활물질 제조기술을 개발함
-나노코팅 플라즈마 스프레이 공정 기반기술을 완성하기 위하여 회전판 분산 방식을 도입하였으며 음전극 활물질로서 MCMB를 이용하여 유동화 양상을 조사함
-현 플라즈마 스프레이 가스분산 코팅방식은 나노입자의 비산으로 인하여 입자 코팅효율이 5%미만이여서 이에 대한 공정개선이 필요함

Abstract ▼

[NiCoMn] based cathode material has been shown to be a most promising alternative material for $LiCoO_{2}$ because of its excellent electrochemical and safety characteristics. However, this material is reported generally difficult to get single phase due to the complicate composition, the

[NiCoMn] based cathode material has been shown to be a most promising alternative material for $LiCoO_{2}$ because of its excellent electrochemical and safety characteristics. However, this material is reported generally difficult to get single phase due to the complicate composition, the cathode properties of Li[$Co_{x}Mn_{y}Ni_{z}$]$O_{2}$ were found to depend sensitively on the synthetic conditions. Moreover when it applied Lithium ion battery, active carbon's need is much more than the Lithium ion batteries with $LiCoO_{2}$ because its conductivity lowers than $LiCoO_{2}$. High carbon concentration in batteries, it induces reducing of energy density. Therefore [NiCoMn] based cathode material is unsuitable for high power and capacity batteries such as a hybrid electric vehicle (HEV) application.
In this study, we carried out researches on high capacity cathode material $LiCo_{x}Mn_{y}Ni_{z}O_{2}$ and the process of mass production to commercialize the technology. We also try to modify $LiCo_{x}Mn_{y}Ni_{z}O_{2}$ surface by coating process to get high electrochemical properties and improved safety.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 초록 ...5
• 요약문 ...6
• SUMMARY ...11
• CONTENTS ...13
• 목차 ...16
• I. 리튬이차전지 양극활물질용 나노소재 기술개발 ...19
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...22
• 제1절 국내 기술현황 ...22
• 제2절 국외 기술현황 ...23
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...25
• 제1절 연구개발 주요내용 ...25
• 제2절 리튬이차전지 개요 ...26
• 1. 이차전지의 정의 ...26
• 2. 이차전지의 종류 ...27
• 3. 리튬이차전지의 작동 원리 및 구성 ...28
• 4. 리튬전지의 역사 ...33
• 5. 양극활물질의 종류와 특성 ...34
• 6. 리튬이차전지용 양극 활물질의 제조방법 ...51
• 제3절 실험적 접근방법 ...59
• 1. 양극활물질의 합성 ...59
• 2. Li[NixCoyMnzl02의 합성공정 ...60
• 3. Pilot Plant 설비의 설계 및 적용 ...62
• 4. Pilot Plant 설비에 의한 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2의 합성 ...63
• 5. 신규 조성비의 [NixCoyMnz](OH)2공침 전구체의 제조 및 특성평가 ...73
• 6. Li[NixCoyMnz]O2 양극활물질의 제조 및 특성평가 ...76
• 7. Li[Nix-y/2CoyMnz-y/2]O2의 합성 ...81
• 8. Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 양극 활물질의 표면개질 ...89
• 9. 대량양산 공정 개발 ...104
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...116
• 제1절 연구개발의 최종목표 ...116
• 제2절 차년도별 연구개발 목표 및 달성도 ...116
• 제3절 관련분야에의 기여도 ...118
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...119
• 제1절 연구성과 ...119
• 제2절 향후계획 ...119
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...121
• 제7장 참고문헌 ...123
• II. 이타전지용 음극활물질 표면나노코팅기술 개발 ...125
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...125
• 제1절 연구개발의 목적 ...125
• 제2절 연구개발의 필요성 ...125
• 제3절 연구개발의 범위 ...128
• 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...129
• 제1절 세계의 기술개발 현황 ...129
• 제2절 국내의 기술개발 현황 ...130
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...132
• 제1절 연구개발 목표 및 차년도별 연구개발 내용 ...132
• 제2절 연구개발 내용 ...135
• 1. 전극활물질 고유특성 개선을 위한 박막 음극재료 특성 제어 기술 ...135
• 2. 분말 음극 재료의 특성 및 표면형상 제어 기술 ...149
• 3. 플라즈마 스프레이 가스분산 나노코팅 기술 개발 ...172
• 4. 리튬 이차전지용 구리 코팅 실리콘 복합 활물질의 전기화학적 특성 조사 ...195
• 제3절 연구개발 결과 ...196
• 1. 박막 음극재료 특성제어 결과 및 전기화학적 특성평가 ...196
• 2. 분말 음극 재료의 특성 분석 결과 및 전기화학적 특성 평가 ...231
• 3. 플라즈마 스프레이 가스분산 나노코팅 시스템을 이용한 재료의 특성 분석결과 및 전기화학적 특성 평가 ...286
• 4. 리튬 이차전지용 구리 코팅 실리콘 복합 활물질과 실리콘 복합 활물질의 전기화학적 특성 조사 ...296
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...306
• 제1절 차년도별 목표달성도 ...306
• 제2절 관련분야에의 기여도 ...307
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...308
• 제1절 파급효과 ...308
• 제2절 활용계획 ...309
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...310
• 제7장 참고문헌 ...311