초록 ▼

1. 무기나노입자 기반 세퍼레이터용 핵심 소재 개발
- dual templating process을 통해 meso/macro 기공이 제어된 무기 나노 입자를 합성
- 무기물/바인더 비율에 따른 분리막 제조 기술 개발 및 코팅성과 기공도에 대해 연구
- 화학기상증착 또는 원자층증착에 의한 나노미터 수준의 무기산화물층을 도포

2.상전이법을 활용한 멀티스케일의 다공성 분리막
- 고분자/용매/비용매 간의 상용성에 따른 다각적인 상호 경쟁적인 확산에 의한 multi-scale 다공성 구조를 갖는 PVdF-부

1. 무기나노입자 기반 세퍼레이터용 핵심 소재 개발
- dual templating process을 통해 meso/macro 기공이 제어된 무기 나노 입자를 합성
- 무기물/바인더 비율에 따른 분리막 제조 기술 개발 및 코팅성과 기공도에 대해 연구
- 화학기상증착 또는 원자층증착에 의한 나노미터 수준의 무기산화물층을 도포

2.상전이법을 활용한 멀티스케일의 다공성 분리막
- 고분자/용매/비용매 간의 상용성에 따른 다각적인 상호 경쟁적인 확산에 의한 multi-scale 다공성 구조를 갖는 PVdF-부직포 분리막 제조 기술 개발

- PVdF-부직포 분리막에 다양한 크기의 알루미나 입자, 판상구조의 나노 clay, 표면적이 넓고 절연소재인 graphene oxide 첨가로 유/무기 복합 분리막 제조 기술 개발

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅱ. Purpose and Necessity of Research
1) Purpose of the Research
- In this project, we are going to develop core materials and technologies for organic/inorganic hybrid separator with 3D hierarchical structure, which I essential for construction of high capacity and safe Li-ion battery.

Ⅱ. Purpose and Necessity of Research
1) Purpose of the Research
- In this project, we are going to develop core materials and technologies for organic/inorganic hybrid separator with 3D hierarchical structure, which I essential for construction of high capacity and safe Li-ion battery.

2) Necessity of the Research
- Lithium rechargeable batteries are expected to play a key role in energy revolution in the 21 century representing as Smart Grid. The core technology in the next-generation power grid is the resolution of the inconsistence of between production and consumption of electric power. To that end, energy storage technologies are required as a buffering zone. An energy storage technology utilizing lithium rechargeable batteries is highly regarded as the most feasible technology.

- In 1991, the first lithium secondary battery of high quality and revolutionary concept was put on the market by SONY. This has been called the "rocking chair" battery because Li ions rock back and forth between the intercalation compounds during charge/discharge cycles. With the rapid development of portable electronic devices, lithium ion batteries have been widely used as their power source on account of their high density. Also, it have been attracting extensive interest from next energy storage for electric vehicles or fuel cell vehicles.

- Commercial Li-ion secondary battery consist of cathode, anode, separator and liquid electrolyte. The separator mostly is a microporous layer consisting of either polymeric membrane. It is a critical component in liquid electrolyte batteries, and is placed between the cathode and anode to prevent physical contact of the electrodes while enabling free ionic transport and isolating electronic flow. The separator itself does not participate in any cell reaction, however, its structure and properties considerably affect to the battery performance, including the energy and power densities cycle life and safety.

- A separator is produced in the form of a mesoporous polythene film to allow lithium ions generated in the anode to transfer to the cathode. If a high current is introduced suddenly due to the eruption of a short, or the battery's temperature rises to an abnormal level due to a hike in outside temperatures, the separator loses its solidity and blocks pores in the mesoporous structure, acting as an insulating filter that halts the transmission of ions. However, when temperatures rise to a very high level exceeding the melting point of polythene, the separator runs the risk of contracting or of breakdown, which can cause an ignition or explosion. The newly developed separator was found to curb contraction while retaining its original state -even when the temperature in the rechargeable lithium battery rises to an abnormally high level - and thus prevents the risks of fire or explosion.

- Former secondary batteries powerhouse Japan has gradually lost its competitiveness due to strengthening of the yen and having seen its major powerhouse companies, Sony and Panasonic undergoing extensive restructuring. China has yet to increase its market share because it has not attained a trusted brand name, which is essential for success in the industry. Korea overtook Japan as the largest rechargeable batteries supplier, attaining 40% of the global market share. Samsung SDI is the unanimous number one global manufacturer of secondary batteries, and the third-largest manufacturer LG Chem is anticipated to surpass Panasonic and subsequently move into the number two slot shortly. Thus, market analysts are predicting that Korea will inevitably take over the secondary batteries market, similar to what occurred in the global semiconductor market. However, korea manufacturer got into the business late, and still have low technical skills in related source technology.

Ⅲ. Contents and Range of Research
- Development of core materials and technologies for the substrate prepared from colloidal template or phase inversion method
- Development of the organic/inorganic composite separator

Ⅳ. Result of Research

Ⅴ. Plan for using Research
- It is expected that domestic company will not only occupy in advance the separator market for high capacity Li-ion battery, but also be a critical component in advance the solid electrolyte membrane market for the next generation energy devices such as the dye-sensitized solar cell or hydrogen fuel cell.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 6CONTENTS ... 9목차 ... 11제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13 제 1 절 연구 개발의 필요성 ... 13 제 2 절 연구 개발의 목적 ... 15제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18 제 1 절 국내외 기술 동향 ... 18 1.1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 18 1.2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 23 1.3. 국내외 지식재산권 현황 ... 25제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 28 제 1 절 겔형 타입의 삼중 분리막 ... 28 1.1. Gel type 고분자 분리막(Trilayer separator) ... 28 제 2 절 콜로이드 자기조립을 활용한 3차원 다공성 분리막 ... 34 2.1. 3차원 다공성 분리막 ... 34 제 3 절 다양한 방법을 활용한 무기물 코팅 분리막 ... 41 3.1. 부직포 기반 무기 나노 입자 분리막 Inorganic nanoparticle based separators(IPSs) ... 41 3.2. 화학기상증착으로 SiO2가 코팅된 PVdF-부직포 분리막 ... 62 3.3. 원자층 증착으로 Al2O3가 코팅된 PE 분리막 ... 65 3.4 다공성 입자를 갖는 SiO2가 코팅된 PVdF-PE 분리막 ... 68 제 4 절 상전이 메카니즘을 활용한 multi-scale 다공성 분리막 ... 77 4.1 PVdF-부직포 분리막 ... 77 4.2. PVdF-PE 분리막 ... 86 4.3. Al2O3가 첨가된 PVdF-부직포 분리막 ... 88 4.4. Clay가 첨가된 PVdF-부직포 분리막 ... 91 4.6. Graphene Oxide가 첨가된 PVdF-부직포 분리막 ... 98 제 5 절 결 론 ... 105 5.1. 3차원 계층형 multi-scale의 다공성 분리막 제조 ... 105 5.2. 유/무기 복합 분리막 제조 ... 105제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 106 제 1 절 1단계 연구개발 목표의 달성도 ... 106 1.1. 1차년도 연구개발 목표의 달성도 ... 106 1.2. 2차년도 연구개발 목표의 달성도 ... 107 제 2 절 2단계 연구개발 목표의 달성도 ... 108 2.1. 3차년도 연구 결과 및 목표 달성도 ... 108 2.2. 4차년도 연구 결과 및 목표 달성도 ... 109 제 3 절 3단계 연구개발 목표의 달성도 ... 110 3.1. 5차년도 연구 결과 및 목표 달성도 ... 110 3.2. 6차년도 연구 결과 및 목표 달성도 ... 112 제 4 절 관련분야에의 기여도 ... 113 4.1. 관련 분야에의 기여도 ... 113제 5 장 연구개발성과의 활용계획 ... 115 제 1 절 연구개발성과의 활용계획 ... 115제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 116 제 1 절 국내외 경쟁기관 현황 ... 116 6.1. 본 연구 과제와 관계있는 국내외 기관 기업 현황 ... 116 제 2 절 국내외 지식재산권 현황 ... 117 6.1. 국내 지식재산권 현황 ... 117 1.2. 국외 지식재산권 현황 ... 118제 7 장 연구시설 · 장비 현황 ... 120 제 1 절 연구시설 · 장비 현황 ... 120제 8 장 참고문헌 ... 121증빙서류 ... 125끝페이지 ... 182