초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제는 싱글-이온 전도 메조포러스 나노입자 기반 3차원 네트워크 하이브리드 고체 고분자 전해질 시스템 개발이다. 이를 통해 차세대 고에너지밀도/고안정성 이차전지 개발 기술을 확보하고자 한다. 본 연구팀은 이러한 목표를 실현하기 위해 3단계에 걸쳐서 아래와 같이 단계별 세부 목표를 수립하여 연구를 수행 하였다.
1. 메조포러스 나노입자 기반 싱글-이온 전도체 개발 기술
2. 싱글-이온 나노입자 전도체와 고분자 하이브리드화를 통한 3차원 네트워크 구조형성 기술
3. 기 개발된 고체 고분자 전해질

□ 연구개요
본 연구과제는 싱글-이온 전도 메조포러스 나노입자 기반 3차원 네트워크 하이브리드 고체 고분자 전해질 시스템 개발이다. 이를 통해 차세대 고에너지밀도/고안정성 이차전지 개발 기술을 확보하고자 한다. 본 연구팀은 이러한 목표를 실현하기 위해 3단계에 걸쳐서 아래와 같이 단계별 세부 목표를 수립하여 연구를 수행 하였다.
1. 메조포러스 나노입자 기반 싱글-이온 전도체 개발 기술
2. 싱글-이온 나노입자 전도체와 고분자 하이브리드화를 통한 3차원 네트워크 구조형성 기술
3. 기 개발된 고체 고분자 전해질과 전극소재 일체화를 통한 전지 제조 및 성능 평가 기술

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 메조포러스 실리카 나노입자 기반 싱글-이온 전도체 개발을 통해 높은 이온전도도/리튬이온전달율 구현
- 고비표면적 및 기공크기 조절을 통해 빠른 리튬이온 이동이 가능한 구속화 된 나노채널 형성
- 음이온이 공유 결합된 실리카 전구체를 도입하여 싱글-이온 나노입자 전도체 개발을 통해 이중-이온 전도체가 가진 안정성의 문제점 해소 가능
2. 메조포러스 나노입자 전도체/고분자 하이브리드 3차원 네크워크 구조 형성을 통해 높은 기계적 특성 구현
- 가교제를 이용하여 나노입자 필러와 고분자 메트릭스간의 강한 계면 결합력 형성으로 추가적인 안정성 구현 가능
- 나노입자간의 네트워크 형성이 가능한 가소제 또는 극성 작용기를 도입으로 이온전도도 추가 상승 구현 가능
3. 최적화된 고체 고분자 전해질/고용량 전극소재 일체화를 통한 고에너지밀도/고안정성을 구현
-전극과 친화적인 무기 나노입자 필러와 전극과의 계면결합력이 우수한 고분자간의 기능융합 소재를 전기화학적 안정성 구현 가능

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구를 통하여 제작된 신개념 고체 고분자 전해질 개발 기술은 차세대 이차전지개발에 핵심 기술로써, 기존의 액체 기반의 전해질 위주에서 벗어나 신개념 전해질시장을 개척할 수 있으며, 또한 고에너지/고안정성이 요구되는 전기 자동차, 에너지저장 시스템이외에 로봇, 드론, 항공우주용, 의료용, 군사용으로 확대 응용이 가능해 높은 활용성을 기대할 수 있다. 또한 새로운 접근방법을 통한 전해질 설계를 통하여 기존의 접근 방법인 액체 전해질이나 젤 전해질과는 다른 특성을 관찰할 수 있을 것으로 기대되며, 유무기 하이브리드화를 통한 다기능성 동시구현 실현은 차세대 기능융합소재 분야에 학문적 발전방향에 대해서 제시가 가능하다. 특히 본 연구에서 제안하는 메조포러스 기반 구속화된 나노채널 도입을 통한 이온전도 메커니즘 분석/해석 기술은 이온전도를 이용한 나노채널 기반의 다양한 이온트로닉스 분야에 핵심기술이므로 활용방안이 매우 크다고 할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• ■ 연구개발의 필요성 ... 5
• ■ 최종 목표 및 가설 ... 5
• ■ 연구 범위 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• ■ 연구수행내용 ... 7
• ■ 연구결과 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• ■ 학문적 중요성 ... 16
• ■ 기술적 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 17
• 끝페이지 ... 26