초록 ▼

□ 연구개요
상용 중인 리튬이온 이차전지 (Graphite/Lithiated cathode system(예, LiCoO₂))는 mobile 전자기기의 전원으로서는 용량 면에서 크게 부족하지 않으나 전기자동차(Electric Vehicle), 전기저장장치 (Electric Storage System) 등의 전원으로서는 용량이 부족하다. 이러한 용량 부족을 근본적으로 해결하기 위해서는 고용량 전극소재를 개발하고 이를 채택한 전지시스템을 연구하여야 한다.
이에 Si계 HEA전극, 리튬분말전극, 리튬메탈전지인

□ 연구개요
상용 중인 리튬이온 이차전지 (Graphite/Lithiated cathode system(예, LiCoO₂))는 mobile 전자기기의 전원으로서는 용량 면에서 크게 부족하지 않으나 전기자동차(Electric Vehicle), 전기저장장치 (Electric Storage System) 등의 전원으로서는 용량이 부족하다. 이러한 용량 부족을 근본적으로 해결하기 위해서는 고용량 전극소재를 개발하고 이를 채택한 전지시스템을 연구하여야 한다.
이에 Si계 HEA전극, 리튬분말전극, 리튬메탈전지인 LiV₃O₈양극 소재와 Li/O₂에 대한 연구를 진행이 필수적이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- Si계 HEA 음극 소재 연구
Si계 high entrophy alloy를 Arc melt를 이용하여 합성을 하였으나, 전지소재로 부적합을 확인하였으며, 이에 과제 목표에서 제외하였다.
- 수지상 성장 억제와 사용량 증대를 위한 리튬 음극 소재 연구
DET방법을 이용하여 리튬분말을 제작하였고, 세라믹 TiO₂, 고분자 PEO를 다양한 장치를 이용하여 코팅을 성공적으로 진행하였다. 또한 리튬 구리 복합전극을 제작하여 다양한 조건에서 cell test 진행을 통한 리튬이차전지 음극소재로써의 적합성을 확인하였다. 제조된 LCE전극에 InCl2 코팅을 통해 리튬분말 전극의 성능향상 가능성을 확인하였다.
- LiV₃O₈ 양극 활물질의 성능 개선 및 상업화 연구
폐촉매에서 추출가능한 NH₃VO₄를 이용한 LiV₃O₈ 양극활물질 제조가능성을 확인하였으며, Vapor Phase Polymerization 코팅법을 통한 전도성 고분자 PEDOT을 코팅하여 LVO 양극활물질의 단점을 극복하였다. 또한 리튬 분말음극소재와의 Full cell test를 통하여 용량증대를 확인하여 EV, ESS 등에 적용 가능성을 확인 하였다.
- 고체전해질을 적용한 Li/O₂ 전지의 전지성능 평가
촉매를 통한 반응생성물 조절을 통한 과전압 및 cell 성능을 개선할 수 있음을 확인하였으며, 또한 고체전해질 적응을 통한 에너지 밀도 향상 및 cell 안전성을 확보 할 수 있었다.

□ 연구개발결과의 중요성
소형 가전 분야에서부터 hybrid 자동차, EV 및 에너지 발전 장치의 전력 보관용 장치에 이르기까지 활용 가능할 것으로 예상된다.
높은 용량과 안전성이 확보된 새로운 이차전지의 개발을 통해 국제적으로 점차 커지고 있는 리튬 이차전지 시장과 이를 에너지원으로 사용하는 전자정보통신 및 수송, 대용량 에너지저장 기기 개발에 대한 국가 경쟁력을 키울 수 있을 것으로 기대된다.
표면개질을 통한 금속분말 제조에 대한 연구는 Mg, Al, Ti 등 반응성이 좋은 금속의 분말 공정에 이용되어 금속의 활용을 크게 진작시킬 수 있다.
에너지 분야뿐 아니라 금속 분야의 기초인 응고, 금속성형, 표면과학에 대한 발전과 동 분야의 전문 인력 양성 및 논문, 특허와 같은 기술적 경쟁력 확보에도 기여 할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 기존 상용화 리튬이온전지 (Graphite / Lithiated Cathode System) ... 4
• (2) 극복 방안(연구방향) ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) 1차년도 (2016.06 ~ 2017.05) ... 6
• (2) 2차년도 (2017.06 ~ 2018.03) ... 10
• (3) 3차년도 (2018.04 ~ 2019.02) ... 12
• (4) 4.5차년도 (2019.03 ~ 2020.05) ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• (1) 연구개발 성과 ... 18
• (2) 활용 계획 및 기대효과 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 32
• 끝페이지 ... 40