초록 ▼

□ 연구개요
리튬이차전지는 충·방전에 따라 양극 및 음극활물질의 결정구조에 리튬이온들의 출입이 반복되는 화학적 기작(mechanism)으로 작동되므로 전극활물질에서의 리튬이온전도도는 전지 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소로 알려져 있음. 본 연구에서는 자기장을 이용하여 다양한 전극활물질들의 결정방향을 특정 축 방향으로 배향시키는 기술을 개발하고 전극활물질에서의 리튬이온전도도를 극대화하는 구조를 얻음으로써 고성능 리튬이차전지 전극활물질을 확보하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 물질의 자기특성을 이

□ 연구개요
리튬이차전지는 충·방전에 따라 양극 및 음극활물질의 결정구조에 리튬이온들의 출입이 반복되는 화학적 기작(mechanism)으로 작동되므로 전극활물질에서의 리튬이온전도도는 전지 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소로 알려져 있음. 본 연구에서는 자기장을 이용하여 다양한 전극활물질들의 결정방향을 특정 축 방향으로 배향시키는 기술을 개발하고 전극활물질에서의 리튬이온전도도를 극대화하는 구조를 얻음으로써 고성능 리튬이차전지 전극활물질을 확보하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 물질의 자기특성을 이용하여 리튬이차전지 전극활물질의 결정배향 기술을 개발함으로써 고성능 전극활물질을 확보하였음. 리튬이차전지 전극활물질은 무기계 반도체 및 도체 특성을 갖는 결정질 소재로써 상자성 및 반자성을 띄므로 외부자기장에 의한 물질 자화 및 결정 거동 변화가 일어날 수 있으며, 결과적으로 결정배향이 가능한 것으로 확인되었음. 외부 자기장 인가에 의한 전극활물질 결정배향 및 관련 응용 기술들을 개발하였으며 세부 연구목표별 구체적 연구결과는 아래와 같음.
(1) 리튬이차전지 전극활물질의 자기특성(자화율 및 자기이방성) 선행연구 사례가 매우 적으므로 해당 특성을 우선적으로 확보하고자 하였음. 자기장에 의해 물질이 자화되는 정도(자화율)에 따라 물질의 자성이 결정되고, 물질의 결정축 방향에 따라 상이한 값의 자화율(자화이방성)에 의해 자화용이 방향이 결정됨. 자화율 및 자화이방성 등 물질의 자기특성 정보를 실험을 통해 확보하였고, 결정방향 제어에 필요한 자기장의 인가 조건을 결정하는 직접적인 기준으로 활용하였음.
(2) 확보된 자기특성 정보를 활용하여 자기장 인가 공정을 개발하고 결정배향 전극활물질을 제조하였음. 다양한 분석기법을 통해 결정배향 전후 전극활물질들의 향상된 결정배향도를 확인하였음. 다양한 전극활물질에 대한 결정방향 제어기술을 개발하고, 자기장에 의한 전극활물질 결정의 거동기작을 이론적으로 규명하였음.
(3) 결정배향 전후 전극활물질들을 이용하여 리튬이차전지 셀을 제조하고 전기화학적 성능평가를 실시함으로써 결정배향 전극활물질에 의한 리튬이온전도도 향상을 확인하였음. 또한, 리튬이온전도도 및 이에 의한 전지 성능 변화를 평가함으로써 전극활물질 결정배향 기술에 의한 전지 성능 향상 효과를 확인, 검증하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
자기장에 의한 전극활물질 내 결정의 거동기작 이론적 규명, 결정배향체 적용을 통한 리튬이온전도도 및 리튬이차전지 성능 향상 효과 고찰, 고성능 리튬이차전지 결정배향 전극활물질 확보 등 다양한 학술적, 기술적 결과물을 얻을 것으로 기대됨. 물질의 자기특성을 이용하여 미세구조를 제어하는 기술의 특성 상, 기존에 알려진 전극활물질 뿐 아니라 향후 학계에서 제시할 수 있는 새로운 전극활물질에도 적용 가능한, 지속가능 기술로써의 면모가 기대됨.
현재 리튬이차전지 분야는 소형 IT 제품 전력공급 위주의 제한된 용도에서 벗어나 고출력·대용량 전력공급원 및 전력저장수단(ex. 전기자동차, 에너지저장시스템 등)으로의 패러다임 전환기에 있으며, 전지 성능의 근본적 향상을 위한 소재 성능 향상 등 기술혁신이 요구되고 있음. 본 연구의 결정배향 전극활물질 기술을 통해 출력 및 에너지밀도 향상, 충전 속도 증가 등 전지성능 향상에 직접적으로 기여함으로써, 소재 기술경쟁력을 제고하고 상기 산업지형 변화에 적극 대응할 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 25