초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 과제는 상용 전기이중층커패시터 와 리튬이온전지의 에너지밀도와 출력밀도의 한계를 극복하고자 제안된 새로운 개념의 하이브리드 에너지저장장치인 고용량/고출력 리튬이온커패시터 구현을 위한 고출력/장수명 유무기하이브리드 음극소재 개발에 관한 연구임.
○ 현재 상용 흑연 음극소재는 높은 에너지밀도 구현이 가능한 장점이 있지만, 상대적으로 낮은 출력특성 및 수명특성 때문에 사용이 제한적이므로, 이를 극복하기 위해 고출력/장수명 유무기하이브리드 음극소재의 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
○ 본 과제는 상용 전기이중층커패시터 와 리튬이온전지의 에너지밀도와 출력밀도의 한계를 극복하고자 제안된 새로운 개념의 하이브리드 에너지저장장치인 고용량/고출력 리튬이온커패시터 구현을 위한 고출력/장수명 유무기하이브리드 음극소재 개발에 관한 연구임.
○ 현재 상용 흑연 음극소재는 높은 에너지밀도 구현이 가능한 장점이 있지만, 상대적으로 낮은 출력특성 및 수명특성 때문에 사용이 제한적이므로, 이를 극복하기 위해 고출력/장수명 유무기하이브리드 음극소재의 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 본 과제는 고용량/고출력 리튬이온커패시터 구현을 위한 고출력/장수명 유무기 하이브리드 음극소재 개발에 있어서 요구되는 성능지표에 대해 제시한 정성적인 연구목표를 성공적으로 달성하였음.
○ 고출력/장수명 유무기하이브리드 음극소재의 개발에 있어서 소재설계-합성공정 개발-성능검증-개선안도출의 일련의 과정을 통해 기존 흑연계 음극소재의 에너지밀도의 손실 없이 고출력 및 장수명 특성 구현이 가능한 새로운 탄소계 음극소재의 개발과 반응메커니즘을 정립하였음.
○ 시장에 수요에 따라 요구되는 리튬이온커패시터의 성능지표를 설정하고, 이에 부합하는 소재의 설계 및 합성공정 최적화를 통한 맞춤형 고출력/장수명 음극소재의 설계안을 도출과 전극화 요소기술 확보 및 전기화학성능을 검증하였음.
○ 개발 고출력/장수명 유무기하이브리드 음극소재는 전기화학특성 평가 결과, 높은 가역용량 (> 312.7 mAh/g @ 1C)과 우수한 출력특성 (> 72.1% @ 10C/1C)과 더불어 100 cycle 동안 안정적인 수명특성 (80.4% @ 1C)을 구현하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 현재 LIC는 양극에 비해 음극의 낮은 출력특성 때문에 목표 성능 확보가 어려운 실정이므로 에너지밀도의 손실 없이 고출력 및 장수명 특성 구현이 가능한 새로운 음극소재의 개발과 반응메커니즘의 정립은 리튬이온커패시터의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심기술임.
○ 개발 유무기하이브리드 복합음극소재는 단지 리튬이온커패시터의 전극소재로 활용뿐 아니라, 최근 이슈가 되고 있는 전기자동차용 급속충전 LIB의 소재기술로 적용이 가능할 것으로 판단되며, 본 과제에서 도출된 원천기술 확보를 통해 새로운 고출력 에너지저장 분야에서 신시장 창출이 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)