초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 새로운 형태의 기능성이 부여된 고분자 필름을 개발하여 실리콘 음극의 고분자 바인더와 전해질로 응용하여 전극의 부피 팽창에 의한 성능 및 안정성 저하문제를 해결하고자 함. 고분자 필름의 기계적 물성에 따른 전극과 활물질의 계면 안정화를 유도하여 고용량 전고체 리튬이온 전지의 제작 및 이의 성능을 최적화함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 실리콘 음극용 기계적 강도가 강화된 고분자 필름 제조
● 키토산에 가교제의 함량을 변화하여 가교밀도를 조절하여 기계적 강도가 강화된 3차원 구조의

□ 연구개요
본 연구는 새로운 형태의 기능성이 부여된 고분자 필름을 개발하여 실리콘 음극의 고분자 바인더와 전해질로 응용하여 전극의 부피 팽창에 의한 성능 및 안정성 저하문제를 해결하고자 함. 고분자 필름의 기계적 물성에 따른 전극과 활물질의 계면 안정화를 유도하여 고용량 전고체 리튬이온 전지의 제작 및 이의 성능을 최적화함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 실리콘 음극용 기계적 강도가 강화된 고분자 필름 제조
● 키토산에 가교제의 함량을 변화하여 가교밀도를 조절하여 기계적 강도가 강화된 3차원 구조의 가교형 키토산 필름을 제조와 기계적 전기적 특성을 분석함.
● 가교형 키토산 필름을 실리콘 음극의 바인더로 적용하여 리튬이온 전지를 제작하고 전지의 성능을 평가함.
● 키토산 필름의 기계적 강도가 전지의 성능에 미치는 영향을 고찰하여 고용량 전고체 리튬전지 제작 조건을 확립함.
●가교형 키토산 필름이 전지의 용량을 높이고 수명을 연장함.

2. 실리콘 음극용 고탄성 고분자 필름을 제조
● 키토산에 에폭시로 개질한 천연고무를 첨가하여 고탄력 키토산/고무 필름을 제조함.
● 에폭시화 천연고무의 함량에 따라 다양한 기계적 물성을 갖는 키토산 필름을 제조하고 실리콘 음극용 바인더로 응용하여 리튬이온전지를 제작함.
● 키토산 필름의 탄성이 실리콘 음극의 전지 성능에 미치는 영향을 고찰함.
● 고탄력 키토산/고무의 특성을 실리콘 음극에 최적화하여 전지의 성능을 향상시킴.

3. 전고체 리륨 이온 전지 제작 및 성능 최적화
● 고분자의 분자량을 조절하여 기계적 물성을 실리콘 음극용 고분자 전해질로 최적화함.
● 개발한 고분자 전해질과 키토산 바인더를 융합하여 실리콘 음극에 적용함. 전극과활물질 간의 계면에 안정화를 도모하여 전고체 전지의 제작 조건을 확립함.
● 전지의 에너지 밀도, 출력밀도, 수명특성, 안정성, 신뢰성 등 최적의 전지 성능을 확보함.

□ 연구개발결과의 중요성
● 기존 연구에서는 바인더와 전해질은 각각 연구개발을 진행하였으나, 본 연구에서는 고분자 바인더와 전해질을 동시에 개발하여 실리콘 음극 맞춤형 리튬-폴리머 전지로 구현하고 성능을 향상시킴.
● 본 연구에서 개발한 용량과 안정성이 우수한 전고체 리튬 이온 전지는 중대형 전지 시장의 확대를 촉진할 것임.
● 개발한 전극/고분자 전해질 필름 제조 기술은 리튬이온 전지와 더불어 플렉시블소자, 리튬-황전지, 소듐 이온 전지 등 차세대 소자에 적용되어 성능을 향상시킴.
● 개발한 소재의 제조 기술 및 전극과 전해질 계면의 상 안정화 기술은 차세대 리튬 이온 전지 개발의 원천 기술 확보를 통한 국내 기업의 핵심 소재 선정을 유도함.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• [1차년도] 2016.11.01.~ 2017.10.31. 실리콘 기반 음극/고분자 전해질 필름 제조 ... 6
• [2차년도] 2017.11.01.~ 2018.08.31. 실리콘 기반 음극/고분자 전해질 필름의 성능 최적화 ... 11
• [3차년도] 2018.09.01.~ 2019.10.31. 전고체 리튬 이온 전지의 제작 조건 확립 및 성능 최적화 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 20
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 22
• 끝페이지 ... 24