초록 ▼

□ 연구개요
1 차년도 : 금속산화물의 고온 용융염기반 전기화학적 환원 공정 개발
- 전해환원 반응기 설계 및 전해질 선정
- 전기화학적 환원 공정에 적합한 환원전극 설계 및 환원 전극특성 평가
2 차년도 : 금속산화물의 전기화학적 환원을 통한 음극소재 제작
- 왕겨추출 SiO₂ 및 SiO₂+흑연 혼합물의 전기화학적 환원특성 분석
- 왕겨추출 SiO₂의 용융염 전해환원을 통한 Si nanowire 제작
- SiO₂+흑

□ 연구개요
1 차년도 : 금속산화물의 고온 용융염기반 전기화학적 환원 공정 개발
- 전해환원 반응기 설계 및 전해질 선정
- 전기화학적 환원 공정에 적합한 환원전극 설계 및 환원 전극특성 평가
2 차년도 : 금속산화물의 전기화학적 환원을 통한 음극소재 제작
- 왕겨추출 SiO₂ 및 SiO₂+흑연 혼합물의 전기화학적 환원특성 분석
- 왕겨추출 SiO₂의 용융염 전해환원을 통한 Si nanowire 제작
- SiO₂+흑연 혼합물의 용융염 전해환원을 통한 실리콘계 복합재료 제작
3 차년도 : 전기화학적 환원공정을 통해 제조된 음극소재의 활용 타당성 평가
- 왕겨추출 SiO₂으로부터 제작된 Si nanowire의 전기화학 성능평가
- SiO₂+흑연 혼합물로부터 제작된 Si 기반 복합재료의 전기화학 성능평가

□ 연구 목표대비 연구결과
1 차년도 : 전기화학적 환원 공정시스템 개발
- CaCl₂ 용융염 전해질을 이용한 최적의 고온 전해반응기 설계
- 고온 용융염 내에서 안정적이며, 높은 수율을 위한 산화물 펠렛 제조기술 확보
2 차년도 : 금속산화물의 용융염 전해환원을 통한 음극소재 제작
- 원료 금속산화물의 전기화학적 환원특성 기초자료 생산
- 금속산화물의 전기화학적 환원공정을 통해 산소함량 7200ppm의 Si nanowire 및 실리콘 복합체의 성공적 제조
- 고순도 Si금속 제작을 후처리 공정개발 및 수율증대를 위한 전략 확보
3 차년도 : 전기화학적 환원공정을 통해 제조된 음극소재의 활용 타당성 평가
- 왕겨추출 SiO₂으로부터 제작된 Si nanowire의 경우, 첫 방전용량 3284 mAh/g 및 100 사이클 이후 78 %의 용량 유지율 달성
- SiO₂+흑연 혼합물로부터 제작된 Si 기반 복합재료의 경우, 300 사이클 동안 별 용량감소 없이 900 mAh/g 용량을 유지하며, 3.5 mg/cm²의 전극로딩에서 최대 4.6 mAh/cm²의 면적당 용량 달성

□ 연구개발결과의 중요성
- 최근 친환경 정책과 함께 신성장 동력의 기반이 될 리튬이차전지의 사회적 요구가 매우 커지고 있음.
- 고온 용융염을 기반으로 하는 전기화학적 환원은 기존 열 환원 공정을 대체하여 공정시간 및 에너지비용을 절감하고, 값싼 원료를 통해 고부가가치 소재를 생산할 수 있음.
- 최근 주목받는 차세대 이차전지 음극소재의 핵심요소인 실리콘계 음극소재의 성공적인 개발 및 용융염 공정을 통한 scale-up 전략 제시.
- 용융염 공정 음극소재 제작 연구보고는 최근에서야 소수의 해외 연구에서 보고되고 있으며, 추후의 연구 또한 학술적으로 큰 잠재 가치를 보유할 것으로 판단됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구목표 ... 4
• 1.2 연차별 연구내용 ... 4
• 1.3 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2.1 금속산화물의 고온 용융염기반 전기화학적 환원 공정 개발(1 차년도) ... 6
• 2.2 금속산화물의 전기화학적 환원을 통한 음극소재 제작(2 차년도) ... 8
• 2.3 전기화학적 환원공정을 통해 제조된 음극소재의 활용 타당성 평가 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 끝페이지 ... 20