초록 ▼

※ 연구개요
□ 고온 싸이클 특성이 우수한 기능성 이차전지 분리막 개발을 위해 근본적인 문제를 해결하기 위해 불순물(수분 및 HF)을 흡착할수 있는 분리막에 관해 연구하기 위해 3년간 목표를 설정함
- 1차년도 : 불순물 수용체 물질 및 흡착시스템 연구
- 2차년도 : 불순물 흡착시스템 기술이 적용된 세라믹 코팅 분리막 제조
- 3차년도 : 불순물 수용체 시스템 타 소재 확산

※ 연구 목표대비 연구결과
(1) 불순물 수용체 물질 개발 및 기능성 분리막 적용 고온 셀 성능 평가
① Agar

※ 연구개요
□ 고온 싸이클 특성이 우수한 기능성 이차전지 분리막 개발을 위해 근본적인 문제를 해결하기 위해 불순물(수분 및 HF)을 흡착할수 있는 분리막에 관해 연구하기 위해 3년간 목표를 설정함
- 1차년도 : 불순물 수용체 물질 및 흡착시스템 연구
- 2차년도 : 불순물 흡착시스템 기술이 적용된 세라믹 코팅 분리막 제조
- 3차년도 : 불순물 수용체 시스템 타 소재 확산

※ 연구 목표대비 연구결과
(1) 불순물 수용체 물질 개발 및 기능성 분리막 적용 고온 셀 성능 평가
① Agar를 이용한 불순물 흡착제(GPTMS) 연구
- Agar 자체가 가지고 있는 작용기와 전해액 내에 존재하는 불순물과의 lewis acid & base interaction으로 PF₅ stabilizing 효과 확인, 고온 cell 성능 향상(Graphite/LMO cell, 100cycle후 싸이클 수명 84.1%(55℃ 1C기준))
- 논문 게재 : Metamorphosis of Seaweeds into Multitalented Materials for Energy Storage Applications (Advanced Energy Materials, 2019)
- 특허 등록 : 한천을 이용한 기능성 고분자 분리막 및 이를 포함하는 리튬이온 배터리(2020년)
② 불순물 흡착제(ICPTES)의 세라믹 층 적용 연구
- 세라믹 층의 OH기와 ICPTES의 반응 최적 조건 연구
- 촉매 유무, 온도, 용매효과 등 다양한 변수를 고려하여 최적 반응을 통한 세라믹 표면을 ICPTES로 개질 및 세라미코팅 분리막 제조, 고온셀성능 향상 (Graphite/LMO cell, 100cycle후 싸이클 수명 74%(55℃ 1C기준))
- 세계 최초 dry room이 아닌 air 조건에서 파우치 셀 제조 및 셀성능 평가
- 논문 게재 : A Dry Room-Free High-E nergy Density Lithium-ion Batteries Enabled by Impurity Scavenging Separator Membrane (Energy Storage Materials, 2021)
- 특허 등록 : 불산 수용체용 기능성 세라믹 입자 및 이를 이용한 이차전지용분리막의 제조(2021년)
(2) 불순물 수용체 타 소재 확산
- 분리막 경량화를 위한 카본볼 사용 및 불순물 수용체 도입
- Glucose 및 Sucrose를 이용한 카본볼 합성 및 ICPTES 반응 조건확립

※ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
(1) 기술이전 검토
- 특허 “불산 수용체용 기능성 세라믹 입자 및 이를 이용한 이차전지용분리막의 제조”에 관해 기술이전 검토 중
(2) 배터리 조립 공정 파괴 검토
- 현재 배터리는 수분에 매우 취약하여 반드시 dry room에서 조립되고 있으나, 본 연구진이 개발한 세라믹층을 적용시 dry room 공정비를 혁신적으로 절감할 수 있어 관련 공정을 검토하고자 함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 최종목표 ... 4
• 나. 연차별 목표 및 내용 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 가. Agar를 이용한 불순물 흡착제 연구 ... 6
• 나. 세라믹 코팅층 불순물 흡착제 연구 ... 8
• 다. 신규소재(카본볼) 불순물 흡착제 연구 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• (1) 이차전지 내 분리막 역할의 중요성 증대 ... 13
• (2) 기술이전 ... 13
• (3) 기술의 타분야 활용방안 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 34