초록 ▼

1단계에서는(2009-2010)에서는 리튬/공기 이차전지 공기전극용 촉매로서 망간산화물 및 망간·코발트 산화물 고용체를 합성하였으며 촉매의 유무에 따라 방전과전압의 감소와 방전용량이 증가하는 것을 확인하였으며 특히 λ-phase의 망간산화물을 합성하여 초기 방전용량 5000mAh/g을 달성하였음.
2단계(2011-2012) 연구를 통해 충전 특성이 좋은 Pt-Ru/C 촉매를 합성하였으며 이를 방전 특성이 좋은 mesoporous 망간산화물과 혼합한 결과, 40 wt%의 비율로 금속산화물과 금속 촉매가 혼합되었을 때 700 mA

1단계에서는(2009-2010)에서는 리튬/공기 이차전지 공기전극용 촉매로서 망간산화물 및 망간·코발트 산화물 고용체를 합성하였으며 촉매의 유무에 따라 방전과전압의 감소와 방전용량이 증가하는 것을 확인하였으며 특히 λ-phase의 망간산화물을 합성하여 초기 방전용량 5000mAh/g을 달성하였음.
2단계(2011-2012) 연구를 통해 충전 특성이 좋은 Pt-Ru/C 촉매를 합성하였으며 이를 방전 특성이 좋은 mesoporous 망간산화물과 혼합한 결과, 40 wt%의 비율로 금속산화물과 금속 촉매가 혼합되었을 때 700 mAh/g의 용량제어로 약 45사이클 작동되었으며 70%의 Round-trip efficiency를 달성하였음.
마지막 3단계(2013-2014)에서는 2단계를 통해 개발된 촉매를 바탕으로 금속/금속산화물/탄소 복합체 촉매를 합성하여 사이클 성능이 방전에서 10%, 충전에서 30% 향상을 이끌어냈으며 담지량 조절을 통해 100사이클 까지 retention 100%를 달성하였음. 또한 금속의 불안정성을 개선하기 위해 OER에서 뛰어난 RuO₂를 도입하여 RuO₂/MnOx/C 촉매를 합성, 총 과전압 1.14V, 70%의 Round-trip efficiency를 달성하였으며 탄소지지체의 최적화를 통해 사이클 성능이 75%가량 향상됨을 확인하였음.
본 연구를 통해 개발된 리튬/공기 이차전지 공기전극용 촉매를 통해 이차전지와 같은 에너지저장장치 시장에서의 원천기술 확보와 기술 선점에 우위를 점할 수 있으며, 개발된 촉매를 리튬이온전지, 연료전지, 슈퍼커패시터와 같은 에너지 저장장치에도 적용 가능하여 그 활용범위가 광범위할 것으로 기대됨. 또한 본 연구를 토대로 최적화된 촉매에 타 세부를 통해 얻어진 최적의 전해질, anode 보호막, 작동 조건 등을 적용하여 향후 셀 효율 및 용량이 크게 향상된 리튬/공기 이차전지를 구현할 수 있음.
(출처:요약서 3p)

Abstract ▼

The overall objective is the development of lithium/air secondary battery with high efficiency. Multi-component catalysts for lithium/air battery cathode with various structures and compositions will be prepared by sol-gel method, based on Mn, Co, Ru, Pt, Ag. Catalytic activities for lithium/air bat

The overall objective is the development of lithium/air secondary battery with high efficiency. Multi-component catalysts for lithium/air battery cathode with various structures and compositions will be prepared by sol-gel method, based on Mn, Co, Ru, Pt, Ag. Catalytic activities for lithium/air battery cathode as well as electrochemical properties will be evaluated, and composition-structure-function relationship will be explored.

Multi component catalysts for lithium/air battery cathode with various structures and compositions will be synthesized by sol-gel method. We will be working to discover new and useful catalysts for high efficient cathode of lithium air battery, as well as understanding of composition-structure-function relationships. The specific aims outlined below will be addressed:

▶1st Stage
• Synthesis of various metal oxides by sol-gel method (Mn, Co, Ru, Pt, Ag Ni....)
• Evaluation of catalytic activities for ORR(Oxygen Reduction Reaction) and OER(Oxygen Evolution reaction)
• Optimization of synthesis conditions(Concentration, pH, Time, Temperature, Solvent...)
• Synthesis of mixed metal oxides
• Investigation of physical-chemical properties of synthesized catalysts(Composition, Crystallinity, Particle Size, Oxygen Mobility)

▶2nd Stage
• Synthesis of metal oxides with various sizes
• Synthesis of mesoporous metal oxides using surfactants as templating agents
• Optimization of catalyst structure (Size and Porosity)
• Evaluation of catalytic activity with respect to synthesis conditions

▶3rd Stage
• Development of synthesis method of carbon supported catalyst
• Evaluation of catalyst stability
• Control of catalytic structure and properties
• Development of highly efficient catalyst for Li/Air secondary battery

▶ Expected Contribution
• Development of a highly efficient lithium/air battery through understanding of composition-structure-electrochemical property relationships.
• Fabrication of electrodes with nano structure will contribute towards developing new electrode materials in new and renewable energy industries.
• New materials with high catalytic activity developed in this research will be converted to intellectual property by publishing diverse patents and papers.
• Cultivation of well-trained young researchers in the field of secondary batteries.
(출처:SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1 절 연구 배경 및 필요성 ... 8
• 제 2 절 연구 목표 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 1 절 국내 연구현황 ... 14
• 제 2 절 국외 연구현황 ... 16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 19
• 제 1 절 연구개발수행 내용 ... 19
• 1. 연구 추진 전략 ... 19
• 2. 세부 연구 내용 및 주요 연구 결과 ... 22
• 제 2 절 연구개발성과 ... 60
• 1. 연구성과 현황표 ... 60
• 2. 연구개발 대표성과 ... 69
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도 ... 72
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 72
• 제 5 장 연구개발성과의 활용계획 ... 74
• 제 1 절 연구개발결과의 활용방안 ... 74
• 제 2 절 기대성과 ... 75
• 1. 기술적 측면 ... 75
• 2. 경제적·산업적 측면 ... 76
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 77
• 제 1 절 해외 기술 동향 ... 77
• 제 7 장 연구시설·장비 현황 ... 78
• 제 1 절 주요 연구기자재 및 시설현황 ... 78
• 제 8 장 참고문헌 ... 79
• 끝페이지 ... 80