초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
• 최종 목표
차세대 이차전지인 리튬-황 전지의 고성능을 위한 일체형 전극의 설계와 평가
• 전체 내용
기능성 탄소집전체의 제조와 양극으로의 적용, 젤 고분자 전해질을 개발한 탄소집전체에 적용하여, 일체형 전극을 제조하고 이를 리튬-황 전지에 적용하여 평가한다. 더 나아가, 포타슘-황전지로의 응용확대를 진행함.

□ 연구개발성과
1. 기능성 탄소집전체의 제조와 양극으로의 적용
- PAN (polyacrylonitrile) 고분자의 Phase Inversion

□ 연구개발 목표 및 내용
• 최종 목표
차세대 이차전지인 리튬-황 전지의 고성능을 위한 일체형 전극의 설계와 평가
• 전체 내용
기능성 탄소집전체의 제조와 양극으로의 적용, 젤 고분자 전해질을 개발한 탄소집전체에 적용하여, 일체형 전극을 제조하고 이를 리튬-황 전지에 적용하여 평가한다. 더 나아가, 포타슘-황전지로의 응용확대를 진행함.

□ 연구개발성과
1. 기능성 탄소집전체의 제조와 양극으로의 적용
- PAN (polyacrylonitrile) 고분자의 Phase Inversion 제법을 통하여 다공성 기반의 고분자 필름을 제조하고, 이에 활물질이 황을 도입한 고분자-황 네트워크를 제조함. 제조된 네트워크의 열처리를 통한 기능성 탄소집전체를 설계함.
- 제조된 기능성 탄소집전체를 Li-S전지의 양극으로 적용하여, 전지의 성능을 분석하여 최적의 제조 조건을 확립함.
2. 분리막이 없는 젤 고분자 전해질 기반 일체형 양극 제조
- 다양한 고분자 필름을 바탕으로 젤 고분자 전해질로서의 평가를 통한 적합소재를 선정함.
- 선정된 젤 고분자 전해질을 개발한 기능성 탄소집전체에 도입하여, 일체형 전극을 제작함.
- 제작된 일체형 전극을 Li-S전지로 적용하여, 전지의 성능을 분석하고 최적의 제조 조건을 확립함. 최적화된 전극은 2C의 율속에서 500 cycles의 반복적인 충·방전 후 878 mAh g^-1의 고용량을 나타내었고, 전극 내의 황의 함량을 1.0 mg cm^-2수준에서 5.1, 7.3, 9.2 mg cm^-2 수준으로 증가시킨 경우에도 우수한 배터리 성능을 확인함.
3. 전지제조조건 확립 및 차세대 전지로의 응용확대
- 최적화된 전지 제조조건을 확립하고, 이를 차세대 전지인 K-S전지로 적용하여 전지의 성능을 분석하고 응용의 확대가능성을 평가함.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 비금속인 칼코겐 원소는 자연계에 풍부하며, 가격적인 이점과 전지로서 고용량을 보유한 차세대 전지 시장을 선도할 소재임.
- 기능성 탄소집전체를 통한 고로딩의 전극제조는 전기차, 전기비행기, 드론, 선박, 기차 등 다양한 전기기반 운송수단으로 응용확대가 기대됨.
- 젤 고분자전해질을 접목한 일체형 전극의 개발은 안정성을 강화한 설계로서, 화재 등의 우려로 인한 안전기술확보에 있어 차세대 원천기술의 확보 차원에서 기대가 매우 큼.
- 해당 연구를 바탕으로 국내의 기존 전지 기업에게는 급변하는 글로벌 시장에서의 우위를 점할 수 있고, 신규 진입 기업에게는 새로운 이익 창출 및 관련업종 확대의 밑거름이 될 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 기능성 탄소집전체의 제조와 양극으로의 적용 ... 5
• 나. 분리막이 없는 젤 고분자 전해질 기반 일체형 양극 제조 ... 7
• 다. 전지제조조건 확립 및 차세대 전지로의 응용확대 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 가. 연구 개발 결과 ... 10
• 나. 연구 목표 달성도 ... 11
• 다. 연구수행 결과 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 14