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Kafe 바로가기주관연구기관 | 에코프로 ECOPRO Co., LTD. |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2013-10 |
과제시작연도 | 2012 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201400010403 |
과제고유번호 | 1415126589 |
사업명 | 에너지자원융합원천기술개발 |
DB 구축일자 | 2014-06-21 |
키워드 | Mn-rich계.양극.합성.공침법.고용량.출력.장수명.다성분계.압착밀도. |
최종목표:
○ kWh급 이차전지 양극 소재 scale-up 기술 개발
- Mn-rich계 양극소재 개발 (Lab Scale)
; 용량: 245 mAh/g @ 1C, 출력: 170 mAh/g @ 5C
- Mn-rich계 양극소재 scale-up 기술 개발
; 용량: 210 mAh/g @ 1C, 출력: 160 mAh/g @ 5C, 수명: 80% 이상
@100th 0.5C cycle(coin cell), 80%@300th 0.5C cycle(full cell) 압착밀도
: 2.6 g/cc, Scale
최종목표:
○ kWh급 이차전지 양극 소재 scale-up 기술 개발
- Mn-rich계 양극소재 개발 (Lab Scale)
; 용량: 245 mAh/g @ 1C, 출력: 170 mAh/g @ 5C
- Mn-rich계 양극소재 scale-up 기술 개발
; 용량: 210 mAh/g @ 1C, 출력: 160 mAh/g @ 5C, 수명: 80% 이상
@100th 0.5C cycle(coin cell), 80%@300th 0.5C cycle(full cell) 압착밀도
: 2.6 g/cc, Scale up규모: 100kg/batch
- 고용량 다성분계 양극소재 scale-up 기술 개발
; 용량: 190 mAh/g @ 1C, 출력: 150 mAh/g @ 5C, 수명: 85% 이상
@100th 0.5C cycle, 압착밀도 : 3.2 g/cc
개발내용 및 결과:
□ 1단계
ㅇ고전압 올리빈계 양극소재 시제품 개발 완료
- 비용량: 147mAh/g@1C, 출력: 132mAh/g@5C, 수명: 77%@0.3C-100cycle
ㅇ 나노급 Mn-rich계 양극소재 시제품 개발 완료
- 비용량: 238mAh/g@0.1C, 출력: 139mAh/g@5C, 수명:86%@0.3C-100cycle □ 2단계
ㅇ Mn-rich계 양극소재 개발 (Lab Scale) 완료
- 비용량: 248mAh/g@1C, 출력: 213mAh/g@5C,
ㅇ Mn-rich 양극소재 scale-up 시제품 개발 완료
- 비용량: 210mAh/g@1C, 출력: 161mAh/g@5C, Half cell 수명: 86.5%@0.5C-100cycle, Full cell 수명: 80%@0.5C-300cycle, 압착밀도: 2.62g/cc, 생산규모: 108.5kg/batch
ㅇ 고용량 삼원계(Ni-rich) 양극소재 scale-up 시제품 개발 완료
- 비용량: 198mAh/g, 출력: 166mAh/g@5C, Half cell 수명: 86%@0.5C-100cycle, 압착밀도: 3.49g/cc
기술개발 배경:
ㅇ 리튬이차전지는 고출력 특성, 에너지 밀도와 에너지 효율 둥의 관점에서 에너지 저장용으로 적합한 시스템이나, 시스템 안전성과 적정 가격확보가 시급하다.
ㅇ 전기자동차 및 에너지 저장용 중대형 리튬이차전지에서는 우수한 cycle life 특성과 고안전성, 저가격 확보가 필수이며 원가비중이 가장 큰 양극소재의 성능 향상이 중요하다.
ㅇ 전기자동차 및 에너지 저장용 중대형 리튬이차전지용 양극소재의 경쟁력 강화를 위해서는 기존소재의 가격당 에너지 밀도를 개선하기위해 고가의 금속인 Co(코발트)의 사용을 최대한 줄이거나, 배제하여야 한다.
ㅇ 또한 저가 금속원료이면서도 안전성과 용량 확보가 가능한 Mn이 다수 포함된 다성분계 고용체 양극재료가 필요하다. 선행연구에서 가장 고용량으로 확인된 양극재료는 Li2MnO3를 기반으로 하는 Lithium-rich계 복합 산화물 고용체 양극재료이다.
ㅇ 하지만 Mn-rich 소재(Li2MnO3 고용체)의 문제점을 상호 보완하기 위해서는 Ni-rich 고용량 양극소재의 안정화 개발의 병행도 중요하다.
ㅇ Ni-rich 소재는 Mn-rich 소재에 비해 이론용량은 떨어지고 안전성이 최약한 단점이 있지만 수명, 밀도 성능과 기반 양산화 기술을 보다 쉽게 확보할 수 있다는 장점이 있다.
핵심개발 기술의 의의:
ㅇ 본 과제에서 개발되는 초고용량, 고안정성, 저단가 양극 소재 개발은 향후 중대형 리튬이차 전지 시장에 있어 전극 소재의 원천 기술 확보 및 소재 국산화를 통하여 전극 소재 제조 관련 기술 경쟁력을 제고한다.
- 현재 양극활물질에 사용되는 전구체는 수입 의존도가 높아서 고밀도화를 위한 전구체의 성능개선 및 국산화를 통해 소재 원천 기술 확보 가능하다.
- 국내 전지업체의 맞춤형 전구체 및 양극활물질의 기술개발에 대한 요구가 증대대고 있으며, 이에 따른 차별화된 원천기술 확보 가능하다.
ㅇ 휴대폰 및 노트북 PC 등의 지속적인 성장세 유지에 따른 소형 리튬 이차전지 시장의 지속적인 성장과 함께 친환경 자동차 시장의 폭발적 증가에 따른 중대형 리튬이차전지 시장의 높은 성장세가 예상되며 이에 따른 리튬이차전지의 새로운 수요가 지속적으로 창출될 전망이다.
ㅇ 2012년 세계 양극 활물질 시장중 국내 기업의 시장점유율은 약 40% 정도로, 향후 중대형 전지 시장 확대와 함께, 양극 활물질 시장 역시 13% 대의 꾸준한 성장이 예상된다.
적용 분야:
ㅇ중대형 리튬이차전지에 쓰일 양극소재로서 전기자동차, ESS 등의 분야로 적용
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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