초록 ▼

□ 연구내용
○ 높은 황 활용률 발현 기술
- 전극 내 활물질 비율, 높은 합제밀도 및 활물질 활용율 등 향상 방안
- 황-다공성카본 복합 양극을 적용한 전고체 전지 평가 및 개선사항 도출
○ 고이온전도성 산화물계 고체전해질 개발
- 전고체 리튬황 전지에 적합한 산화물계 소재 탐색
- Doping 및 치환에 의한 이온전도도가 개선된 고체전해질 개발
○ 고이온전도성 고체고분자 복합전해질 sheet 제조기술 개발
- 구동온도 저감을 위한 고체고분자 바인더 소재 탐색 및 선정
- 고체전해질

□ 연구내용
○ 높은 황 활용률 발현 기술
- 전극 내 활물질 비율, 높은 합제밀도 및 활물질 활용율 등 향상 방안
- 황-다공성카본 복합 양극을 적용한 전고체 전지 평가 및 개선사항 도출
○ 고이온전도성 산화물계 고체전해질 개발
- 전고체 리튬황 전지에 적합한 산화물계 소재 탐색
- Doping 및 치환에 의한 이온전도도가 개선된 고체전해질 개발
○ 고이온전도성 고체고분자 복합전해질 sheet 제조기술 개발
- 구동온도 저감을 위한 고체고분자 바인더 소재 탐색 및 선정
- 고체전해질과 바인더의 비율, 슬러리 용액 특성에 따른 고체전해질 sheet의 특성 파악
○ 균일 전류밀도/부반응 억제 Li-전해질 계면제어기술 개발
- 리튬의 표면분석 및 열화특성 평가
- Li metal 표면에 리튬 이온전도성 고분자 Layer 형성 기술

□ 연구개발 성과
○ 정성적 성과
- 고용량 황 전극 제조
- PPC 기반의 복합 고체전해질 sheet 확보
- 고이온 전도성 고체전해질 개발
- 산화물 나노입자 코팅을 통한 Li dendrite 억제
○ 정량적 성과
- SCI(E) 1편, 국내특허 출원 2건
○ 기술스펙 달성 성과

□ 기술적 우수성
○ 황의 전도성을 개선하기 위해 카본과 황을 효율적으로 복합화하여 초기 방전 용량 1100 mAh/g 달성하였고, 전기 저항이 매우 낮은 다공성 carbon cloth 집전체를 이용하여 고밀도 전극 제조의 가능성을 제시한 기술임.
○ 저가 공침(회분식)에 의한 Ga-Gd 이종원소 Doping 통한 가넷구조 고체전해질의 구조(Cubic) 안정성과 이온전도 Path 향상 기술 개발
○ 개발된 복합 고체전해질은 비결정성 Polypropylene carbonate(PPC) 적용 및 무기 고체전해질 및 Li salt에 대한 함량 최적화를 통해 상온에서도 높은 이온전도도를 확보할 수 있는 기술로, 기존의 결정성 고분자인 PEO 기반의 복합고체전해질 대비 셀 구동온도를 낮출 수 있는 가능성을 제시한 기술임.
○ 산화물 나노입자 코팅 시 발생되는 오픈 기공을 활용한 다공성 레이어를 통해 Li 덴드라이트 형성을 억제하는 기술로서 Ref. 대시 조기 저항은 다소 높지만 지속적인 사이클 특성을 보여주었음.

□ 성과활용 계획
○ (내부 기관고유사업 연계 방안) 2020년도 실용화사업 및 지역수요기반 사업 등 중장기 사업에 RFP 수요조사서 제출
○ (정부과제 연계방안) 전고체 Li-S 전지 핵심소재에 대한 원천기술 선점 및 향후 연구재단/국가과학기술연구회 등 대형 정부연구 과제로 연계하여 확대 가능. 연구재단, 광주광역시 에너지산업 발전전략 보고서에 RFP 제출
○ (기술 이전 및 사업화에 대한 전략) 우수기술설명회 및 기술이전 설명회에 다수 참가하여, 개발된 요소기술을 소개하고 대형 기술이전을 위한 추가 IP맵 작성 중

(출처 : 기관주요사업 연구 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기관주요사업 연구보고서 ... 3
• 기관주요사업 연구 요약서 ... 4
• 목차 ... 6
• 제 1 장 개 요 ... 7
• 제 1 절 연구개발 목표 ... 7
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 7
• 제 3 절 당해연도 연구개발 범위 ... 8
• 제 2 장 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 9
• 제 2 절 당해연도 연구개발 결과 ... 10
• 제 3 절 당해연도 연구개발 결과 ... 27
• 제 3 장 연구성과 활용 시나리오 ... 30
• 제 1 절 연구성과 활용 시나리오 ... 30
• 제 4 장 참고문헌 ... 32
• 끝페이지 ... 34