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Kafe 바로가기주관연구기관 | 비나텍(주) |
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연구책임자 | 이동열 |
참여연구자 | 노광철 , 한상진 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2015-06 |
과제시작연도 | 2014 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201600017617 |
과제고유번호 | 1415134621 |
사업명 | 글로벌전문기술개발(주력,신산업) |
DB 구축일자 | 2017-09-20 |
키워드 | 초고용량 커패시터.하이브리드.비대칭전극.활성탄.금속산화물. |
■ 최종목표
□ 하이브리드 초고용량 커패시터 단일 셀 목표
◦에너지 밀도 : 9Wh/L
◦작동전압 : 2.3V
◦정전용량 : 1,000F
◦등가직렬저항(ESR) : 8mΩ
◦고온특성 : 85℃, 1,000h 보관 후 용량보존률 : 80%
◦저온특성 : -25℃, 1,000h 보관 후 용량보존률 : 80%
◦사이클 특성 : 104 사이클 충·방전 후 용량보존률 : 80%
□ 모듈 목표
◦에너지 밀도 : 9Wh/L
◦작동전압 : 18.4V
◦정전용량 :
■ 최종목표
□ 하이브리드 초고용량 커패시터 단일 셀 목표
◦에너지 밀도 : 9Wh/L
◦작동전압 : 2.3V
◦정전용량 : 1,000F
◦등가직렬저항(ESR) : 8mΩ
◦고온특성 : 85℃, 1,000h 보관 후 용량보존률 : 80%
◦저온특성 : -25℃, 1,000h 보관 후 용량보존률 : 80%
◦사이클 특성 : 104 사이클 충·방전 후 용량보존률 : 80%
□ 모듈 목표
◦에너지 밀도 : 9Wh/L
◦작동전압 : 18.4V
◦정전용량 : 125F
◦등가직렬저항(ESR) : 160mΩ
◦고온특성 : 85℃, 1,000h 보관 후 용량보존률 : 80%
◦저온특성 : -25℃, 1,000h 보관 후 용량보존률 : 80%
◦사이클 특성 : 104 사이클 충·방전 후 용량보존률 : 80%
■ 개발내용 및 결과
□ 하이브리드 초고용량 커패시터 단일 셀 개발 실적
* 한국전기연구원 시험 성적서 Data
(에너지밀도, 정전용량, 등가직렬 저항 시험의뢰 샘플 수량 n=5, 고온특성 및 저온특성 시험의뢰 샘플 수량 n=3)
◦에너지 밀도 : 11.74Wh/ℓ, 11.49Wh/ℓ, 11.73Wh/ℓ, 11.49Wh/ℓ, 11.73Wh/ℓ 로 평균 11.64Wh/ℓ
◦작동전압 : 2.5V
◦정전용량 : 1,069F, 1,046F, 1,068F, 1,046F, 1,068F 로 평균 1059F
◦등가직렬저항(ESR) : 3mΩ, 3mΩ, 3mΩ, 3.1mΩ, 3.1mΩ 로 평균 3mΩ
◦고온특성(85℃, 1,000h 보관 후 용량보존률) : 94.75%, 95.69%, 96.45% 로 평균 95.63%
◦저온특성(-25℃, 1,000h 보관 후 용량보존률) : 96.08%, 96.74%, 95.49% 로 평균 96.10%
◦사이클 특성(104 사이클 충·방전 후 용량보존률) : 92.36%, 93.52%, 92.38% 로 평균 92.75%
□ 모듈 개발 실적
* TUV SUD Korea Data (시험의뢰 샘플 수량 n=2)
◦에너지 밀도 : 10.2Wh/ℓ, 10.2Wh/ℓ
◦작동전압 : 18.4V
◦정전용량 : 140.3F, 141.6F
◦등가직렬저항(ESR) : 33.0mΩ, 35.0mΩ
◦고온특성 : 셀 특성과 동일
◦저온특성 : 셀 특성과 동일
◦사이클 특성 : 셀 특성과 동일
□ 고온용 양극재 개발
◦Blended LMO + LNCM 복합 양극활물질 적용 기술
- LMO 단독 사용에 비해 고온 특성 다소 개선 됨
- 20% 혼합 블랜딩된 소재는 용량이 10% 가량 증가 됨
□ 상용 활성탄 개질
◦활성탄 표면개질을 통한 조성 변화 및 표면에너지 증가
- 질소분위기에서 열처리를 통해 소재의 순도를 향상시킴
- 산소와 탄소의 결합으로 생기는 CO2 gas 발생을 감소시킴
□ 신규활성탄 개발
◦전해질 이온의 층간 유도 삽입 기술 개발
- 약품 및 전기화학적 복합 부활에 의한 활성탄 개발
- 나노게이트 카본 개발
□ 조립공정 개발
◦공정별 최적 공적 조건 확립
- 전해액 진공 함침 기술 개발
- 전해액 종류별 최적 함침 시간 조건 확립
□ 셀 및 모듈 설계
◦양/음극 최적 N/P Ratio 설계
- 셀 밸런싱 기술 최적화
◦Balancing circuit diagram을 기초로 한 8직렬 모듈 설계
- CMS 기술 적용 및 Dead Space의 최소화
□ 셀 조립 및 평가
◦단위셀 및 모듈의 전기화학적 평가
- 최적의 전기화학적 평가 기술 확립
■ 기술개발 배경
◦최근 고유가 및 환경문제로 인해 신재생 에너지원에 대한 관심 고조
◦이러한 추세에 따라 각광 받고 있는 분야인 태양열 에너지에 대한 연구가 활발히 진행 중임
◦태양열 발전소는 태양에너지의 공급 변동폭이 크기 때문에 공급주기가 큰폭의 에너지를 저장하기가 용이하고 저장장치의 장수명을 보증하는 하이브리드 초고용량 커패시터가 매우 적합함
◦이러한 배경을 바탕으로 태양열 발전 Mirror Tracking Gear 구동용 하이브리드 초고용량 커패시터 모듈 개발을 최종목표로 선정
■ 핵심개발 기술의 의의
□ 하이브리드 초고용량 커패시터의 핵심 기술
◦전극물질 : 높은 비용량, 안정적인 전위창, 합성 용이
◦전해질 : 높은 전기 전도도, 적정이온의 확보
◦전기화학 시스템 : 구성성분간 화학적 친화성, 최적 공정 확립
□ 하이브리드 초고용량 커패시터의 기술적 향상
◦고온에서의 특성 향상
- 3성분계 양극 물질 블랜딩 기술로 전극 표면 Mn 이온 불균형화 반응 감소
◦에너지 밀도 증가
- 활성탄 표면의 불순물 제거 및 개질을 통해 계면에서의 결합을 유도하여 에너지 밀도의 증대를 가져옴
- 약품 및 전기화학적 복합 부활에 의한 에너지 밀도 향상
■ 적용 분야
◦하이브리드 초고용량 커패시터에 대한 국내 기술은 신재생 에너지용 시장수요에 대응하고 있음
◦향후 전망은 에너지 밀도와 장기 수명 특성 및 고온 특성을 만족 시킬 수 있는 신규 물질을 개발 하고 이를 적용한 셀 설계에 관한 연구가 지속될 것임
◦따라서 현재 지속적인 제품 성능의 향상이 보증 된다면 신재생 에너지 시장에 수출 증대 효과가 매우 클 것으로 판단됨
(출처 : 초록)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
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연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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