초록 ▼

□ 최종목표
o 국내 제련공정에서 제조된 황산코발트로부터 양극활물질 전구체용 코발트 기초소재화 기술 개발
- 황산코발트 불순물 정제기술(총 불순물 200ppm 이하)을 확보하고 3~8㎛ 수준으로 입도 및 입형이 제어된 산화코발트 제조기술 개발
- 코발트 함량 균일도가 ±3% 수준으로 균일한 복합금속수산화물 제조기술 개발
- 개발된 코발트 기초소재를 이용한 이차전지용 양극소재의 제조 및 전지성능 평가를 통한 코발트 기초소재의 고기능화

□ 개발내용 및 결과
o 코발트산리튬(LiCoO₂

□ 최종목표
o 국내 제련공정에서 제조된 황산코발트로부터 양극활물질 전구체용 코발트 기초소재화 기술 개발
- 황산코발트 불순물 정제기술(총 불순물 200ppm 이하)을 확보하고 3~8㎛ 수준으로 입도 및 입형이 제어된 산화코발트 제조기술 개발
- 코발트 함량 균일도가 ±3% 수준으로 균일한 복합금속수산화물 제조기술 개발
- 개발된 코발트 기초소재를 이용한 이차전지용 양극소재의 제조 및 전지성능 평가를 통한 코발트 기초소재의 고기능화

□ 개발내용 및 결과
o 코발트산리튬(LiCoO₂)용 기능성 코발트 전구체 개발
- 부피당 고에너지밀도 구현이 가능한 양극소재용 고밀도, 대입경 기능성 산화코발트 전구체 개발(Ti 원소의 기능성 치환기술 개발을 통한 고전압 특성 개선)
- 전구체 제조공정상에서의 기존 암모니아수 공침방식을 개선하여 비암모니아 착화제 도입을 통한 친환경 전구체 제조공정 개발
o 니켈코발트망간산리튬(LiNiCoMnO₂)용 기능성 복합금속수산화물 전구체 개발
- 다양한 전이금속 조성별 최적의 전구체 제조공정기술 개발 (코발트 기준 함량 균일도 ±1% 구현)
- 양극소재의 수명 특성 개선을 위한 이종원소 치환형 전구체 제조기술 확보
o 제련공정 및 리싸이클링을 통해 확보된 코발트원료를 활용하여 저가 코발트 기초소재 제조기술 확보

□ 기술개발 배경
리튬이차전지는 상용화된 이차전지 중에서 가장 에너지밀도가 큰 전지로서 급격한 시장 확대가 진행 중이며, 이러한 리튬이차전지의 4대 핵심소재 중 가격 비중이 제일 높은 것이 양극소재이다. 그러나 양극소재의 원료는 니켈, 코발트, 망간을 포함하는 수산화물 또는 산화물로써, 거의 전량 수입의 의존하는 현실이다. 따라서 이를 극복하기 위해서는 이중 가장 가격비중이 높은 코발트를 광으로부터의 제련 및 폐리튬전지 등의 자원 재활용을 통한 자원순환체계가 절실히 요구되고 있다.
다양한 루트를 통해 제조된 황산염으로부터 리튬이차전지의 양극소재의 핵심 전구체인 코발트 함유 전구체(산화코발트 및 니켈코발트망간수산화물)을 친환경적으로, 저가로 제조하면서도 기존의 전구체의 기술 한계를 뛰어넘을 수 있는 기능성을 부여할 수 있는 기술 개발을 통해 국내 리튬이차전지 및 양극소재산업의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

□ 핵심개발 기술의 의의
본 과제를 통해 개발된 핵심개발 기술은 크게 전구체 제조공정상 또는 후 공정 추가를 통해 이종원소가 균일치환 또는 선택 치환된 기능성 전구체 제조기술을 확보한 것이다. 이렇게 확보된 기능성 전구체를 적용한 양극소재는 고전압 및 고온에서 기존 일반 소재 대비 뛰어난 수명특성을 보여주고 있는데, 이는 최근 고용량 구현을 위해 충전 전압을 지속적으로 상승하는 전지기술과 맞물려 있는 중요 기술이라 할 수 있다.
또한 전구체 제조공정은 필연적으로 황산염, 암모니아수 등 환경적인 측면에서의 추가 비용이 발생한다. 따라서 비암모니아 공법 개발을 통해 친환경 공정기술 및 저가화를 동시에 구현함으로써 최종 양극소재의 가격 경쟁력 제고에도 기여할 수 있다.

□ 적용 분야
개발한 제조기술을 활용하여, 리튬이차전지용 양극소재의 핵심 전구체로 사용이 가능

(출처 : 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 8목차 ... 13제 1 장 서론 ... 14 제 1 절 과제의 개요(개발기술의 중요성 및 필요성) ... 14 제 2 절 국내 ․ 외 관련 기술의 현황 ... 15 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 ․ 경제적 파급 효과 ... 16제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 17 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 17 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법(상동) ... 18 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 18 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 94 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 94제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 95 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 95 1. 연구개발 추진 일정 ... 95 2. 연구개발 추진 실적 ... 97 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 104 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 110 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 112 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 113끝페이지 ... 114