초록 ▼

□ 연구개요
○ 리튬황전지는 기존의 이차전지에 비해 4-5배에 달하는 높은 이론방전용량(1,675mAh/g)과 높은 에너지 밀도(2,680 Wh/kg) 등 많은 장점이 있지만, 양극활물질로 사용되는 황의 절연특성과 충방전 과정중 황 용출로 인하여 안정성이 저하된다. 따라서 본 과제에서는 이러한 문제점 해결을 위하여 다공성 탄소나노튜브에 황입자를 골고루 분산시켜 충방전시 황 유실을 억제하여 고용량/고출력/고안정성 실현을 목적으로 총 3년에 거쳐 연구를 수행하였다.
○ 1차년도: 전기방사법을 이용한 다공성 카본소재의 제조공정

□ 연구개요
○ 리튬황전지는 기존의 이차전지에 비해 4-5배에 달하는 높은 이론방전용량(1,675mAh/g)과 높은 에너지 밀도(2,680 Wh/kg) 등 많은 장점이 있지만, 양극활물질로 사용되는 황의 절연특성과 충방전 과정중 황 용출로 인하여 안정성이 저하된다. 따라서 본 과제에서는 이러한 문제점 해결을 위하여 다공성 탄소나노튜브에 황입자를 골고루 분산시켜 충방전시 황 유실을 억제하여 고용량/고출력/고안정성 실현을 목적으로 총 3년에 거쳐 연구를 수행하였다.
○ 1차년도: 전기방사법을 이용한 다공성 카본소재의 제조공정 개발 및 특성 평가
- 전기방사 공정개발을 위한 장치 설계 및 제작
- 방사조건에 의한 카본소재 제조 및 특성 평가
- 카본소재의 리튬황전지 응용
○ 2차년도: 리튬황전지용 카본소재의 공정 최적화 및 특성 평가
- 전기전도성 향상을 위한 황/카본 복합소재의 디자인 최적화
- 황/카본 복합소재 제조공정 개발
- 황/카본소재 및 리튬황전지 특성평가
○ 3차년도: 1,000mAh/g 이상의 방전용량을 갖는 리튬-황전지 개발 및 특성평가
- 황/카본 복합소재 특성 개선 및 특성분석
- 리튬-황전지 특성평가

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1차년도: 전기방사법을 이용한 다공성 카본소재의 제조공정 개발 및 특성 평가
- 리튬황전지용 카본소재 제작을 위한 최적의 전기방사 공정개발 및 장치 설계
- 다양한 방사조건에 의한 카본소재 제조를 통해 리튬황전지에 적합한 다공성 탄소소재 제조기술 확보
○ 2차년도: 리튬황전지용 카본소재의 공정 최적화 및 특성 평가
- 다공성 탄소소재의 최적화 제조공정 자료 생산
- 황입자 담지에 적합한 다공성 카본 소재 공정기술 확보
- 열확산법을 이용한 황/카본 복합체의 성공적 제조
- 고함량 황을 담지하기 위한 카본소재의 morphology 전략 확보
○ 3차년도: 1,000mAh/g 이상의 방전용량을 갖는 리튬-황전지 개발 및 특성평가
- 전기방사법을 통해 제조된 다공성 카본 소재의 리튬황전지로의 활용
- 다채널 연근구조의 다공성 카본소재로 제조한 황/카본 복합체를 이용한 리튬황전지의 경우 1,000mAh/g 이상의 초기 방전용량과 100 사이클 후 81%의 우수한 용량 유지율 달성
- 리튬폴리설파이드의 용출을 성공적으로 억제

□ 연구개발결과의 중요성
○ 최근 친환경 정책과 함께 신성장 동력의 기반이 될 리튬이차전지의 사회적 요구가 매우 커지고 있음
○ 전기방사 기술을 기반으로 하는 소재합성 기술은 기타 합성기술에 비해 기공 제어가 용이하고 공정시간 및 에너지비용 절감과 쉽고 간단한 방법으로 플렉서블한 나노파이버 또는 나노튜브 형태로 제조 가능
○ 차세대 고용량, 경량형 이차전지로 주목받는 리튬황전지의 핵심소재인 다채널 연근모양의 카본나노튜브의 성공적인 개발을 통해 기존의 무겁고 투박한 이차전지를 대체 가능함으로써 휴대용 전동기기, EV 등 경량의 고용량, 고출력 전지를 필요로 하는 많은 분야로의 활용이 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 ... 4
• 1.2 연구목표 ... 5
• 1.3 연차별 연구내용 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 끝페이지 ... 18