초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 '제어된 분자구조를 갖는 이온성액체계 고분자의 개발'이라는 독창적인 개념을 통해 새로운 고성능 알칼리연료전지 및 Li전지용 고분자전해질을 개발하여, 알칼리 연료전지용으로는 높은 이온전도도와 우수한 물리.화학적안정성을 갖는 소재를, 그리고 Li전지용으로는 높은 이온전도도와 우수한 물성 및 열적.전기적안정성을 갖는 세계최고수준의 차세대 핵심 에너지 원천기술을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
o 높은 OH^-이온 전도도와 높은 pH 조건 하에서 안정성을 갖는 이온

□ 연구개요
본 연구에서는 '제어된 분자구조를 갖는 이온성액체계 고분자의 개발'이라는 독창적인 개념을 통해 새로운 고성능 알칼리연료전지 및 Li전지용 고분자전해질을 개발하여, 알칼리 연료전지용으로는 높은 이온전도도와 우수한 물리.화학적안정성을 갖는 소재를, 그리고 Li전지용으로는 높은 이온전도도와 우수한 물성 및 열적.전기적안정성을 갖는 세계최고수준의 차세대 핵심 에너지 원천기술을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
o 높은 OH^-이온 전도도와 높은 pH 조건 하에서 안정성을 갖는 이온성액체계 알칼리연료 전지용 고분자전해질 소재 원천 기술 개발
- 히드록시 전도도(상온, 100% RH): 0.03 S/cm -> 전도도 0.023S/cm 목표 근접
- 알칼리안정성(2M KOH, 60℃): 720시간 -> 알칼리안정도 67.2%(1M NaOH, 60℃ 목표 근접
- 치수안정성: Δl, Δt 5% 이하 -> 치수안정성 : Δl 13.6%, Δt 18.9% 목표대비 부족
- 셀 특성: MEA cell 100mA/cm² @ 0.6V(H₂/O₂) -> MEA cell 200mA/cm² @ 0.6V(H₂/O₂= 200/400 cc/min, 60℃) 목표 초과 달성
o 높은 Li⁺이온전도도와 전기화학적 안정성 및 열적.기계적 안정성을 갖는 이온성액체계 Li 전지용 고분자전해질 소재 원천 기술 개발
- 열적, 기계적 안정성 확보 -> 열,기계특성 안정성 확보 : 목표달성
- electrochemical stability: 5.0 V 이상(at 20 ℃ vs. Li/Li⁺); 4.9 V 이상(at 40 ℃) -> 4.0 V 이상(at 20 ℃ vs. Li/Li⁺) 목표근접
- 이온 전도도(상온): >5x10^-3 S/cm -> 이온 전도도 5.96x10^-4 S/cm로 목표대비 부족하나 조건 등이 상이함.
- 용량: 150 mAh/g (LFP 조건 at 0.1 C)-(단, 이 값은 전극 및 조성에 따라 다를 수 있음) -> 셀용량 143(LFP 조건 at 0.1 C) 목표근접
- SCI논문 3편, 국내특허 3건 이상 -> SCI논문 5편으로 초과달성, 국내특허출원 2건

□ 연구개발결과의 중요성
◦ 본 연구에서 개발된 소재는 이온성 액체를 바탕으로 한 새로운 개념의 전해질로써 소재의 신규성을 가지며, 높은 전도도와 우수한 열적, 기계적 안정성으로 인해 실제 Li전지에도 우수한 가능성을 나타내었으며, 또한, 높은 전도도와 우수한 알칼리 안정성으로 인해 실제 알칼리 연료전지에 적용시에도 높은 가능성을 나타내었다. 이를 통해 현재 사용되고 있는 PEG 및 PVdF계열의 소재가 가진 한계를 뛰어 넘는 Li전지용 고분자 전해질로서, 그리고 현재 마땅한 기준 물질이 개발되지 못한 알칼리 연료전지용 고분자 전해질로서 새로운 대안을 제시하였다. 이를 통해 알칼리연료전지의 조기 상용화와 대용량의 Li전지의 상용화에 크게 기여할 수 있을것으로 기대한다. 결론적으로, 본 연구를 통해 차세대 신재생 에너지의 구현에 관련된 기초 기반을 다지는데 크게 기여하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• I-1. 구조가 제어된 triblock형 Li전지용 poly(IL) 고분자 전해질의 개발 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• I-1. Li전지용 triblock형 poly(IL)계 고분자 전해질의 개발 및 최적화 ... 4
• I-2. Li전지용 가교형 comb-type pyridinium Li전지용 poly(IL)계 고분자 전해질의 개발 및 최적화 ... 5
• II-1. 알칼리연료전지용 multiblock형 poly(IL)계 고분자 전해질의 개발 및 최적화 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 11