초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
1) 대체물질의 탐색
PC cluster를 이용한 재료 설계 기법은 컴퓨터상의 가상적 실험을 통해 실제 실험의 결과를 재현함으로써 해당 연구 분야에 도입 가능성을 증명할 수 있다. 또한 성공 가능성이 높을 것으로 예상되는 후보 물질들을 논리적 근거를 기반으로 제시하여 실험 이전에 선험적으로 선별해 줌으로써 고효율/저비용으로 물질 개발을 가능하게 할 수 있다. 즉, 우수한 특성을 갖는 화합물과 그렇지 못한 화합물을 분자 수준에서 논리적으로 비교하고 목적 특성에 제한을 주는 한계요인을 파악하여 이를 바탕으로

Ⅳ. 연구개발결과
1) 대체물질의 탐색
PC cluster를 이용한 재료 설계 기법은 컴퓨터상의 가상적 실험을 통해 실제 실험의 결과를 재현함으로써 해당 연구 분야에 도입 가능성을 증명할 수 있다. 또한 성공 가능성이 높을 것으로 예상되는 후보 물질들을 논리적 근거를 기반으로 제시하여 실험 이전에 선험적으로 선별해 줌으로써 고효율/저비용으로 물질 개발을 가능하게 할 수 있다. 즉, 우수한 특성을 갖는 화합물과 그렇지 못한 화합물을 분자 수준에서 논리적으로 비교하고 목적 특성에 제한을 주는 한계요인을 파악하여 이를 바탕으로 신규물질의 개발 방향을 제시하여 준다. 음극 카본재료의 개량에 의한 2차전지의 용량은 현재 3200mAh까지 향상 되어 있다. 하지만 단위체적당 존재하는 리튬이온의 수는 체적 베이스를 따르며 리튬이온의 수를 증가시키기 위해서는 카본의 체적베이스가 커야 하지만 재료의 용량은 한계가 있다. 이러한 용량한계를 보인 카본 대체재료로 비카본연구가 검토되어, 음극재료로 Si계, Sn계 합금 및 금속산화물등이 대두되었다.
2) 양자역학적 계산 프로토콜
본 연구에서 궁극적으로 얻고자 하는 Open Circuit Voltage(OCV) 값을 계산하기 위하여 양극/음극 활물질의 후보물질을 선정하고 양자역학적 방법을 통한 계산 프로토콜을 형성하고자 한다. 또한 이 분야에서 국내기술의 우위를 선점함과 동시에 이 결과를 기업과 공유하여 국내고유의 소개기술의 핵심기술로 구축하고자 한다.
3) 세계적 연구결과 산출의 핵심개발법
■ 본 연구에서는 양자재료설계법을 통하여 재료설계를 위한 Map 을 작성하여 원하는 목표치의 물성을 갖는 물질을 탐색하여 이것을 실제로 실험에 응용하여 소재개발에 이용, 탐색단계에서 머물던 양자재료설계를 한 층 높게 끌어올리는데 일익을 담당할 것으로 기대된다.
4) 순수 국내 연구진에 의한 독자 분석 기술의 확보
■ 양자화학계산법의 전문가와 첨단 공동활용장비의 설치 및 운용 노하우를 가진 전자현미경 팀의 연구진과의 공동 협업을 통한 연구 및 분석법 개발은 세계적 수준의 분석기술 자립성을 보장할 것임.

Abstract ▼

III. Results
In this study, we have conclude for "Development of new materials for high capacity next generation negative materials for Li 2nd battery" as follows;
DV-Xα method, which is a sort of the first principles method using density func-tional theory and full potential molecular orbital

III. Results
In this study, we have conclude for "Development of new materials for high capacity next generation negative materials for Li 2nd battery" as follows;
DV-Xα method, which is a sort of the first principles method using density func-tional theory and full potential molecular orbital, was used to understand electronic structure and obtain basis for new material design in Lithium 2nd batteries. The Li_1.1Nb_0.9O_2-x(P63/mmc) have strong covalent bonding than that of Li_1.1Nb_0.9O_2-x(R-3m) in our cluster calulation. The chemical bonding provides the evidence for the most important material parameters to remain crystal structure and stability of cycle performance. Mulliken’s population analysis has been thoroughly conducted to examine the net charge as well as the magnitude of covalent bondings. The author found that Mulliken’s charge of Li in Li_1.1V_0.9O₂(R-3m) and Li_1.1Nb_0.9O_2-x(P63/mmc), and the BOP value for Li–O and V–O are different in their structure. The BOP of V-O shows larger value than the BOP of Nb-O eventhough they showed similar bond length between metal to oxygen. The BOP value of V-O in the Li_1.1V_0.9O₂(R-3m) is smaller than V substituted Nb-based system(P63/mmc). The ionicity of Li in the P63/mmc system is smaller than the Li in the R-3m system. This provides the evidence for the BOP and iconicity strongly affected by the crystal structure. It is contrary to the widely accepted picture of Li-intercalated compounds, and should be a very important consideration for the determination of battery properties such as OCV. The information should be helpful to investigate possibility of new electrode active materials.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• S U M M A R Y ... 8
• C O N T E N T S ... 11
• 목 차 ... 12
• 제 1 장 서론 ... 13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 35
• 제 1 절 서 론 ... 35
• 제 2 절 연구수행 방법 ... 37
• 제 3 절 연구수행 내용 및 결과 ... 39
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 51
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 52
• 제 6 장 참고문헌 ... 53
• 제 7 장 ... 54
• 첨부 1. 기술이전성공 ... 54
• 첨부 2. 국제논문 ... 55
• 첨부 3. 특허출원 ... 58
• 끝페이지 ... 95