일차원 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발

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일차원 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발

Development of anode materials based on one-dimensional (1D) nanowires for high-capacity Li-ion battery

과제명	일차원 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발
주관연구기관	고려대학교 Korea University
보고서유형	3단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2016-10
과제시작년도	2015
주관부처	미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning
등록번호	TRKO201800006231
과제고유번호	1711029577
사업명	기후변화대응기술개발
DB 구축일자	2018-05-12
키워드	나노선.직접 성장.저온 합성.고용량.음극.리튬이온 이차전지.Nanowires.Direct growth.Low-temperature synthesis.High-capacity.Anodes.Li-ion battery.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201800006231

연구과제
타임라인
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과제명

일차원 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발

과제기간

2011 ~ 2015

총연구비 ...

초록
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■ 고 이론용량 기반 나노선 조성 설계 및 합성.
- 리튬 합금반응계 및 금속 산화물 기반 단일 나노선 합성 → SnO₂, Ge, TiO₂
- 50 nm 이하 직경의 나노선 합성...

■ 고 이론용량 기반 나노선 조성 설계 및 합성.
- 리튬 합금반응계 및 금속 산화물 기반 단일 나노선 합성 → SnO₂, Ge, TiO₂
- 50 nm 이하 직경의 나노선 합성

■ 나노선 직접 성장 기술 및 변조 기술 확보.
- 다양한 집전체 위로 나노선 및 나노구조체 직접 성장 기술 확립
- 저온 증착 (합성 온도 550 ℃ 이하)을 통한 나노선 직접 성장 및 합성 온도에 따른 나노선 직경 및 집전체 위의 나노선 밀도 변조 기술 확보

■ 리튬이온 이차전지 음극 특성 평가.
- 고용량/수명 특성: > 500 mAh/g @ 1C and > 0 V ( > 100 cycles)
- 고출력 특성: > 350 mAh/g @ 10C

(출처 : 요약서 3p)

Abstract
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■ Purpose:
1. Synthesis of 1D nanowires and optimization of synthetic process
- Synthesis of 1D nanowires of compositions wi...

■ Purpose:
1. Synthesis of 1D nanowires and optimization of synthetic process
- Synthesis of 1D nanowires of compositions with high capacity
- Optimization of the synthetic process through a control of morphology, size, and density

2. Development of synthetic process for nanowires-based hybrid nanostructures with high electron transport properties

3. Evaluation of electrochemical properties of nanowires and hybrid nanostructured anodes with high-capacity
- High capacity/cycle-life : 500 mAh/g @ 1C (> 100 cycles)
- High rate-capability (high-power) : 350 mAh/g @ 10C

■ Contents:
1. Synthesis of 1D nanowires and optimization of synthetic process
- Design of compositions with high capacity by Li-alloying reactions
- Synthesis of nanowires based on metals (Sn, Ge, etc.) with high theoretical capacity
- Design of synthetic mechanism of nanowires (vapor-liquid-solid (VLS), vapor-solid (VS) ...)
- Synthesis of nanowires using various catalysts (Ni, Au, Pt ...)
- Low-temperature (< 550 ℃) directed growth of nanowires on current collectors
- Control of morphology, size (diameter < 50 nm), and density of nanowires on current collectors
- Scale up to large area of as-synthesized nanowires

2. Development of synthetic process for nanowires-based hybrid nanostructures with high electron transport properties
- Hybridization of nanowires via carbon coating (formation of core-shell nanostructures)
- Hybridization of 1D-1D or 0D-1D heterostructured nanowires with high conductive metals

3. Evaluation of electrochemical properties of nanowires and hybrid nanostructured anodes with high-capacity
- Interpretation of Li-alloying reaction of hybrid nanostructured anodes
- Optimization of electrochemical properties of hybrid nanostructured anode
: High capacity/cycle-life : 500 mAh/g @ 1C (> 100 cycles)
: High rate-capability (high-power) : 350 mAh/g @ 10C

◆ Expected Contribution:Our project entitled 『Development of anode materials based on one dimensional (1D) nanowires for high-capacity Li-ion battery』demonstrates the development of cutting-edge nanotechnology suggesting directed-growth of nanowires on current collectors and hybridization for energy storage systems with high-capacity and high energy density. Especially, the successful development of this technology will realize high-capacity anodes for Li-ion batteries and expand its applications to future industry. Besides, this nanotechnology will move up the eco-friendly age through protecting global warming from using medium and large Li-ion batteries as substitutes of fossil fuel of car.

(출처 : SUMMARY 8p)

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[그림] Cu/Sn/C 나노 복합섬유 전극의 리튬과 나트륨 이온전지 특성 평가 결과

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과제명(ProjectTitle) :	일차원 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발
연구책임자(Manager) :	김동완
과제기간(DetailSeriesProject) :	2011 ~ 2015
총연구비 (DetailSeriesProject) :	400,000,000원
키워드(keyword) :	에너지 저장,리튬이온 전지,나노선,직접 성장,저온 합성,음극소재,고용량,리튬 합금반응 기구,하이브리드 나노구
과제수행기간(LeadAgency) :	고려대학교
연구목표(Goal) :	일차원 (1D) 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발1. 일차원 나노선 합성 및 공정 기술 최적화 고용량의 특성 구현이 가능한 조성의 일차원 나노선 합성나노선의 형상, 크기 및 밀도 제어를 통한 합성 공정 기술의 최적화2. 고전도성 전자 전달 유도를 위한 나노선 기반의 하이브리드화 합성 공정 기술 개발3. 고용량 나노선 및 하이브리드 나...
연구내용(Abstract) :	1. 일차원 나노선 합성 및 공정 기술 최적화리튬 합금 (Li-alloying) 반응 기구의 고용량 조성 탐색고 이론용량을 갖는 Sn, Ge 등 금속 기반 소재의 일차원 나노선 합성나노선 합성 메커니즘 설계 (vapor-liquid-solid (VLS), vapor-solid (VS) 등)촉매 조성 설계 및 사용 촉매에 따른 나노선 합성 (Ni, Au, P...
기대효과(Effect) :	당 사업의 세부 제안 과제인 『일차원 (1D) 나노선 기반의 고용량 리튬이온 이차전지용 음극 소재 개발』은 현존 에너지 저장 소재 기술을 더욱 발전시키기 위한 원천 나노기술을 확보하는 것으로, 집전체 위로 1D 나노선의 직접 성장 및 이들의 하이브리드 나노구조화를 통해 고용량의 특성을 구현, 고에너지 밀도가 가능한 에너지 저장 시스템을 확보하고자 하는 연구...

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