[보고서]10Ah 탑재 1500mAh/g급 비탄소계 리튬이온전지 음극소재 개발

강길구

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10Ah 탑재 1500mAh/g급 비탄소계 리튬이온전지 음극소재 개발

보고서상세정보
과제명	10Ah 탑재 1500mAh/g급 비탄소계 리튬이온전지 음극소재 개발
주관연구기관	EG
연구책임자	강길구
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2017-07
과제시작년도	2016
주관부처	산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy
등록번호	TRKO201800040294
과제고유번호	1415146011
사업명	소재부품기술개발
DB 구축일자	2018-09-22
키워드	리튬이온전지.음극재.비탄소.수명특성.방전용량.

초록
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핵심기술
■ 탄소계 및 이종금속을 혼합한 Si계 복합화 음극재료 제조기술 개발
■ 대용량 고안정성을 가지는 Si계 복합화 음극재료 제조

최종목표
■ Si의 입도 제어, PC 코팅, CNF 성장 공정 최적화...

핵심기술
■ 탄소계 및 이종금속을 혼합한 Si계 복합화 음극재료 제조기술 개발
■ 대용량 고안정성을 가지는 Si계 복합화 음극재료 제조

최종목표
■ Si의 입도 제어, PC 코팅, CNF 성장 공정 최적화 기술 개발
■ 신규 음극소재용 전해액 최적화 기술 개발
■ 신규 음극과 전해액간 계면안정성 향상 기술 개발 및 반응메커니즘 정립
■ 최적의 특성을 나타내는 도전재 개발
■ 평균 전위 0.16V 제어 기술 개발
■ 전지 설계 : 190 Wh/kg 이상 전지 설계

개발내용 및 결과
■ 최적화된 공정을 통해 Si계-C 및 Si계 -C-Metal 복합화 음극재료를 제조하여 목표특성을 확보한다.
■ 최적의 전해액 조성 조합과 더불어 전해액과의 부반웅 차단을 위해 신규 음극소재로의 이종 소재 첨가를 통하여, 신규 음극소재의 최종 목표 성능을 달성하도록 한다.

■ 음극첨가재 및 조합된 전해액에 의한 음극의 SEI 생성 메커니즘 정립에 관한 연구를 한다.
■ 도전재로는 CNT, CNF, 그라파이트, 카본블랙 등을 사용하여 전기화학적 특성 변화 실험을 수행한다.
■ 리륨이온전지용 비탄소계 소재를 적용한 전극과 전지 설계

기술개발 배경
기존 소형 전지에는 주로 인조흑연이나, 천연흑연과 같은 음극활물질들이 안정적으로 사용되고 있지만, 이론 용량이 372mAh/g으로 낮은 단점이 있다. 디지털융합기기의 시장 진입에 기인하여 훨씬 큰 용량을 지닌 전지를 사용할 필요성이 대두되어서 음극활물질로 흑연보다 이론용량이 10배 이상 높은 Si나 Sn계의 금속을 사용하여 금속/흑연 복합계 음극활물질이 개발되고 있다.

핵심개발 기술의 의의
Si의 부피팽창을 방지하기 위하여 CNF를 성장, 부피팽창에 대한 완중역할 및 전기전도 network을 형성한다. 또한, 집전체의 박리를 억제하고, cycle 특성을 확보할 수 있다.

적용 분야
전기자동차 중 2차전지를 사용하는 xEV는 동력 사용 형태에 따라 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 자동차(P lug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기 에너지만을 사용하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle)로 나누어진다.

효율적인 전력 활용, 고품질의 전력 확보, 안정적인 전력 공급 측면에서 ESS(Energy Storage System)의 필요성이 증대되고 있다.

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차
Contents
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