초록 ▼

□ 연구개요
- 본 연구에서는 이차전지에서 이용되는 양극 및 음극활물질의 거동을 투과전자현미경 내에서 직접 관찰할 수 있는 분석 기술을 개발하려 함. 충·방전 과정에서 이온이 전극 표면에서 어떻게 반응하고 전극 물질 안에서 어떤 경로를 거쳐서 얼마나 빠르게 깊이 충전되는지를 분석하는 것이 이차전지의 충·방전을 이해하는데 핵심임. 리튬이나 나트륨 이차전지에 이용되는 전극 물질을 분석함으로써 기존의 물질의 충·방전 과정을 자세히 이해하고, 새로운 전극 물질을 제시할 수 있는 것이 이번 과제의 핵심임.

□ 연구목표대비

□ 연구개요
- 본 연구에서는 이차전지에서 이용되는 양극 및 음극활물질의 거동을 투과전자현미경 내에서 직접 관찰할 수 있는 분석 기술을 개발하려 함. 충·방전 과정에서 이온이 전극 표면에서 어떻게 반응하고 전극 물질 안에서 어떤 경로를 거쳐서 얼마나 빠르게 깊이 충전되는지를 분석하는 것이 이차전지의 충·방전을 이해하는데 핵심임. 리튬이나 나트륨 이차전지에 이용되는 전극 물질을 분석함으로써 기존의 물질의 충·방전 과정을 자세히 이해하고, 새로운 전극 물질을 제시할 수 있는 것이 이번 과제의 핵심임.

□ 연구목표대비 연구결과
- 이차전지 물질의 충·방전 과정 분석은 bulk scale의 정적인 분석방법에서 원자 수준의 면밀하고 충·방전 과정을 실시간으로 관찰하는 동적인 분석방법으로 발전시켜 나가 다음과 같은 결과를 얻었음.

1. 이차전지 연구에 수행되었던 XRD, XPS, SEM 등의 분석 기술을 통해서 충·방전 전후에 물질의 구조를 살펴보았음. 충·방전 profile과 비교하여 특정 전극 물질의 충·방전에 대한 특성 비교를 하였음.
2. 이 개요를 바탕으로 충·방전 과정을 동적으로 실시간 (in-situ) TEM을 이용하여 분석함. Potential profile과 결정 구조/이온의 침투 깊이 등을 실시간으로 확인하였음. 이 분석 기술을 통하여 새롭게 디자인된 전극 물질의 용량과 파워를 평가할 수 있을 것임.
3. 최종적으로, in situ TEM 분석 기술을 이용하여, 기존에 밝혀지지 않았던 전지 물질의 메커니즘을 규명하였음. 액상 전해질을 포함하는 fabrication 기술을 이용하여 TEM holder를 구현하면, 다양한 물질로 응용 가능하여, 관련 응용분야에 그 파급효과가 뛰어날 것임.

- 최종적으로 이를 통해, 이차전지에서 high power/high capacity/long life cycle을 지니는 다양한 전극 물질을 제안하였음.

□ 연구개발결과 의 중요성
- 이차전지는 그 이용 범위가 기하학적으로 증가하고 있고, 환경 문제와 밀접하게 연계되어 있어 원천기술을 확보할 경우, 경제적, 사회적 파급 효과가 막대할 것으로 전망됨. 특히 이번 과제에서는 전극 물질을 개발하는 데 도움을 줄 수 있는 첨단 분석 기술의 핵심 분야이므로, 이차전지 연구에 중추적 역할을 할 것으로 기대됨. 또한, 고체 내에서의 이온의 이동을 관찰하는 방법은 상전이 메모리나 전기변색 소자 등의 폭넓은 분야로 확대되어 유용하게 이용될 수 있을 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 연도별 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 34