초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제에서는 ex-situ SEI layer 코팅 등의 기술을 활용한 전극 표면 코팅 기술, 기상 반응을 이용한 나노구조 성장 기술을 활용하여 기존 리튬이온 배터리 전극 구조의 한계를 뛰어넘는 신개념의 전극시스템 설계　기술을 개발하고, 이를 에너지 저장 장치에 적용하여 고성능화를 구현하는 것을 목표로 한다. 이 최종 목표에 도달하기 위한 세부 목표로,
⦁ ex-situ SEI layer 설계　기술개발
⦁ 다양한 형태 SEI layer 구현
⦁ 고용량/고속 전극 플랫폼 개발
⦁ 에너지 분야

□ 연구개요
본 연구과제에서는 ex-situ SEI layer 코팅 등의 기술을 활용한 전극 표면 코팅 기술, 기상 반응을 이용한 나노구조 성장 기술을 활용하여 기존 리튬이온 배터리 전극 구조의 한계를 뛰어넘는 신개념의 전극시스템 설계　기술을 개발하고, 이를 에너지 저장 장치에 적용하여 고성능화를 구현하는 것을 목표로 한다. 이 최종 목표에 도달하기 위한 세부 목표로,
⦁ ex-situ SEI layer 설계　기술개발
⦁ 다양한 형태 SEI layer 구현
⦁ 고용량/고속 전극 플랫폼 개발
⦁ 에너지 분야 차세대 전극 적용에대한 연구를 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
리튬이온전지에서 빠른 이온전달 및 효율적인 물질전달을 만족하는 이상적인 전극의 확립 및 성능을 향상 시키기 위하여, 본 연구에서는 다양한 화학적/물리적 성질을 갖는 SEI layer를 효과적으로 코팅 및 제어하여 고성능 전극 구현 및 제작에 필요한 핵심기술을 확보하고자 하였다.
⦁ SEI layer 설계 및 제작: ex-situ 방법을 활용한 SEI layer 기술을 적용하여 다양한 화학적/물리적 성질을 갖는 SEI layer 막을 형성 할 수 있음을 확인하였다. 이과정에서 사용되는 전해질의 성분의 효과적인 설계를 통해 형성되는 SEI layer의 두께 및 구조를 디자인하고 제어하는 연구를 수행하였다.
⦁ 균일한 형태의 표면 제어 구현: 전극표면 위에 얇고 균일한 SEI layer를 성장시킴으로써 효과적인 물질전달 설 계 및 리튬이온의 이동도를 증가 시켰으며, 나아가 다양한 화합물을 활용하여 저온, 고온에서 사용 가능한 전극제작 기술을 확보하였다.
⦁고성능의 리튬이온전지 전극 적용 및 성능 최적화, 그리고 에너지 소재로의 응용: 반응 활성면적, 물질전달 및 리튬이동이 획기적으로 향상된 이상적인 물질/구조를 구현하기 위해 앞서 언급한 기술들을 활용 및 응용하여 차세대 리튬이온배터리 전극을 제조하였고, 이에 대한 물리화학적, 전기화학적 특성 또한 심도있게 연구하여, 리튬 이온전지 및 에너지 소재로의 적용 가능성에 대해 알아 보았다.

□ 연구개발결과의 중요성
환경문제가 대두됨에 따라 리튬이온배터리 분야에 다양한 성능을 증가시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 상당한 수준의 성능 향상이 이뤄졌다. 하지만, 성능 향상의 한계가 관찰되는 현 시점에서 매우 복잡한 리튬저장 반응에 대한 이해를 바탕으로 성능향상에 영향을 미치는 다양한 요소를 통합적으로 고려한 본 과제의 전극표면 개발연구는 기존의 단순한 소재차원의 접근을 넘어서 새로운 개념의 전극 시스템에 대한 가능성을 제시하고 있다는 측면에서 그 중요성이 대단히 크다. 또한, 전극소재 분야 신개념 전극 플랫폼 도입을 통한 관련 분야 선도적 기술선점이 가능할 뿐만 아니라 제조 관련 기술에 관한 원천기술을 확보 가능할 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1) ex-situ SEI layer 형성을 통한 흑연전극 최적화 ... 3
• 2) 전해질/리튬염/전극재료에 따른 SEI layer 형성 매커니즘 이해 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) ex-situ SEI layer 방법을 활용한 전극 시스템 개발 ... 4
• 2) SEI layer 조절을 통한 리튬이온 이동도 개선 및 성능 향상 연구 ... 5
• 2) 리튬이온 저장 매커니즘 분석 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 끝페이지 ... 8