초록 ▼

□연구개요
○ 연구의 필요성: 차세대 IT산업을 선도할 플렉서블 일렉트로닉스의 시대에 다양한 형태 및 높은 자유도를 갖는 이들 전자기기에 사용되는 플렉서블 리튬이차전지에 대한 연구개발이 필수적임. 본 과제에서 3차원 탄소구조체, 코어-셀 복합체의 장점을 극대화해서 고용량-탄소 나노복합소재 구조를 제조하여 높은 전지성능과 구조적 강도 및 유연성을 갖춘 플렉서블 전지용 음극소재를 개발하고자 함
○ 연구목표: 1. 고용량 및 고안정성을 갖는 3차원 탄소나노튜브 기반의 복합체 음극소재 합성 및 고성능 플렉서블 리튬이차전지셀 제조

□연구개요
○ 연구의 필요성: 차세대 IT산업을 선도할 플렉서블 일렉트로닉스의 시대에 다양한 형태 및 높은 자유도를 갖는 이들 전자기기에 사용되는 플렉서블 리튬이차전지에 대한 연구개발이 필수적임. 본 과제에서 3차원 탄소구조체, 코어-셀 복합체의 장점을 극대화해서 고용량-탄소 나노복합소재 구조를 제조하여 높은 전지성능과 구조적 강도 및 유연성을 갖춘 플렉서블 전지용 음극소재를 개발하고자 함
○ 연구목표: 1. 고용량 및 고안정성을 갖는 3차원 탄소나노튜브 기반의 복합체 음극소재 합성 및 고성능 플렉서블 리튬이차전지셀 제조
○ 세부 연구 내용: 플렉서블 이차전지를 위한 핵심기술로써 (1) 3차원 seamless 네트워킹구조의 프리스탠딩 탄소나노튜브 구조체, (2) 고용량 무기 나노입자(실리콘 나노입자, 산화물) 구조가 결합된 음극소재 설계 및 제조, (3) 이를 활용한 플렉서블 리튬이차전지 풀 셀을 제작하고 성능을 최적화함

□연구 목표대비 연구결과
(1) 레이져 어닐링 공정을 통한 3차원 결정화 실리콘-탄소나노튜브 나노복합 음극소재(교신저자)[1]; (2) 고용량 리튬이차전지 성능구현을 위한 3차원 탄소나노튜브 음극소재의 모폴로지 연구(제1저자)[2]; (3) 리튬이차전지용 티타늄 및 철합금 실리사이드-실리콘 박막 복합음극소재의 미세구조에 미치는 열처리 온도의 영향 및 리튬이온의 충전정도에 따른 소재내 미세구조변화 등을 엑스싯추 투과전자현미경 분석법으로 관찰(교신저자)[3]; (4) 그래핀이 니켈산화물에 직접 성장된 그래핀-니켈산화물-니켈 복합음극소재(제1저자)[4]; (5) 망상구조의 Poly(vinylidenefluoride-co-hexafl uoropropene)(PVDF-co-HFP) 겔폴리머 전해질 제조 및 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode(OLED)) 구동을 위한 플렉서블 리튬이차전지셀 조립 및 성능평가(교신저자)[5]; (6) 금속-유기물 골격체로 유도된 구리황-탄소 복합전극 제조 및 나트륨이차전지 성능향상(제1저자)[6]; (7) 카본블랙위에 성장된 초박형 ReS2 나노시트기반의 음극소재[7]; (8) 나노다공성 MnCo₂S₄ 나노입자 합성 및 슈퍼커패시터 성능향상(교신저자)[8]. ○ 참고문헌: [1] Jpn. J. Appl. Phys. 57 05GB05 (2018); [2] Jpn. J. Appl. Phys. 57 05GC05 (2018); [3] RSC Adv., 8, 9168-9174 (2018); [4] RSC Adv., 8, 7414-7421 (2018); [5] Materials 11(4), 543 (2018); [6] Materials 12(8), 1324 (2019); [7] Materials 12 (9), 1563 (2019); [8] Ceramics International 45(16), 20972-20976 (2019)

□연구개발결과의 중요성
○ 활용방안: 1. 플렉서블 리튬이차전지용 나노복합 음극소재 설계 및 제조를 위한 기술을 개발하여 저명한 국제학술지에 논문을 게재함; 2. 본 연구제안서 주제는 재료, 화학공학 및 화학의 여러 학문분야의 융합연구 및 산학연의 융합연구 문화 확산을 일으킬 것으로 기대; 3. 플렉서블 리튬이차전지 개발을 위한 기술을 후속세대에게 전수 및 발전. 이공계 분야 인력양성 측면 및 에너지 및 전지분야의 발전에 기여.
○ 기대효과: 1. 플렉서블 폰, OLED, 전자신문 등의 플렉서블 휴대용 전자기기 및 IT 산업에 큰 영향을 줄 것으로 전망됨; 2. 차세대 플렉서블 IT 기기의 동작 효율성은 플렉서블 배터리에 크게 영향을 받으며 이에 대한 원천기술의 확보 및 기술개발에 우위를 점하는 것은 국가 에너지기술경쟁력을 갖추는데 필수적임

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1.1. 본 연구개발의 필요성 ... 3
• 1.2. 연구자가 수행하고자 했던 가설 ... 4
• 1.3. 최종목표 ... 4
• 1.4. 세부 연구 내용 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1. 고용량 리튬이차전지 성능구현을 위한 3차원 탄소나노튜브 음극소재의 모폴로지 연구 ... 5
• 2.2. 레이져 어닐링 공정을 통한 3차원 결정화 실리콘-탄소나노튜브 나노복합 음극소재 ... 7
• 2.3. 리튬이차전지용 티타늄 및 철 합금 실리사이드-실리콘 박막 복합음극소재의 미세구조에 미치는 열처리 온도의 영향 ... 9
• 2.4. 그래핀-니켈산화물-니켈 복합음극소재 ... 11
• 2.5. 망상구조의 Poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropene) (PVDF-co-HFP) 겔폴리머 전해질 제조 및 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode (OLED)) 구동을 위한 플렉서블리튬이차전지 응용 ... 13
• 2.6. 금속유기물구조체로 유도된 3차원 탄소 네트워크내 분포된 나노구조 구리황-나노탄소코어-쉘 소듐이차전지용 음극소재 ... 15
• 2.7. 차세대 리튬이차전지용 카본블랙위에 성장된 초박형 ReS2 나노시트기반의 음극소재 ... 19
• 2.8. 고성능 슈퍼캐패시터 전극용 망간-코발트 황화물계 나노입자 합성 ... 21
• 2.9. 폴리에틸렌 옥사이드계 전고상전해질 제조 및 3차원 탄소나노튜브 음극소재 응용 ... 23
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 24
• 3.1. 활용방안 ... 24
• 3.2. 기대효과 ... 24
• 4. 참고문헌 ... 25
• 5. 연구성과 ... 25
• 끝페이지 ... 28