초록 ▼

1. 연구목표
1) 2019년도 목표(1단계, 3년차)
❍ 리튬-공기 전지 소재 물성 최적화 및 대용량 전지 적용 기술개발
- 용량 > 7,500 mAh/g, 사이클 수명 > 120회 (대용량 전지 (8 cm² 급 셀) 기준)
❍ 50 mAh급 대면적 고용량/장수명 파우치 리튬-황 전지 기술개발
- 고용량 황전극 > 1,100 mAh/g, 장수명 소재 > 200회
- 50 mAh급 파우치 리튬-황 전지 적용

2. 주요 연구내용
1) 고용량 리튬-공기 전지소재 물

1. 연구목표
1) 2019년도 목표(1단계, 3년차)
❍ 리튬-공기 전지 소재 물성 최적화 및 대용량 전지 적용 기술개발
- 용량 > 7,500 mAh/g, 사이클 수명 > 120회 (대용량 전지 (8 cm² 급 셀) 기준)
❍ 50 mAh급 대면적 고용량/장수명 파우치 리튬-황 전지 기술개발
- 고용량 황전극 > 1,100 mAh/g, 장수명 소재 > 200회
- 50 mAh급 파우치 리튬-황 전지 적용

2. 주요 연구내용
1) 고용량 리튬-공기 전지소재 물성 고도화 기술개발 및 대용량 전지 적용 기술개발
- 매크로기공 갖는 탄소나노섬유 전극소재 개발 및 성능 향상
- 대용량 (8 cm²) 리튬-공기 전지 적용 기술 개발
- 줄가열(Joule Heating)을 이용한 신규 다원소 귀금속 나노 합금 촉매 개발
- 2차원 신규 맥신촉매/CNT 복합 양극소재 개발
- 3차원 다공성 탄소 구조 양극소재 개발
2) 고용량 리튬-황 전지 핵심소재 기술개발
- Heteroatom-doped MWCNT 적용한 리튬-황 전지 복합전극 및 격리막 개발
- 50 mAh급 대용량 파우치 리튬-황 전지 적용 기술 개발

3. 주요 연구개발 결과 및 성과
1) 고용량 리튬-공기 전지 소재 물성 고도화 기술개발 및 대용량 전지 적용 기술개발
- Pt 나노촉매 도입된 매크로기공 갖는 탄소나노섬유 전극 소재 개발: 용량>7,500 mAh/g_c, 수명 > 200회 (@ 500 mA/g_c, 1,000 mAh/g_c cut-off)
- 유연한 탄소나노섬유 전극 이용한 대용량 리튬-공기 전지 적용: 용량>8,000mAh/g (@100 mA/g), 수명>200회 (@200 mA/g, 500 mAh/g cut-off)
- Mo₂CT_x-CNT 복합양극 소재 개발: 용량>9,000 mAh/g_c (@100 mA/gc), 수명>40회 (@100 mA/g_c, 1,000 mAh/g_c cut-off)
- 줄가열 통한 PtPdAuRu/CNF 복합양극 소재 개발: 용량>9,000 mAh/g_c, 충전전압 3.2 V (vs/ Li/Li⁺)
2) 고용량 리튬-황 전지 핵심소재 기술개발
- B,O-doped MWCNT 적용한 리튬-황 전지 복합양극 및 격리막 개발: 용량>1,500 mAh/g (@ 0.1 A/g), 사이클 수명>400회 (1.0 A/g)
- 대용량 파우치 리튬-황 전지 적용 기술개발: 격리막 적용 Bi-셀 용량 65 mAh 구현

4. 활용분야 및 계획
- 4P 동향 분석을 통한 특허 포트폴리오 작성하여 리튬-공기전지 기술별 우선 확보 기술 선정하고 기존 4P 회피 방안 및 원천기술 확보 방안 도출
- 과학기술정보통신부, 산업통상자원부 및 국가과학기술연구회에서 추진 중인 사업 등과 연계하여 대형 과제 수주 추진

5. 기대효과
- Beyond 리튬이온전지 및 차세대 비리튬계 이차전지용 원천소재 선점
- 차세대 리튬 이차전지용 전극소재, 전해질 설계, 합성기술 등 소재 원천기술 확보

6. 차년도 or 2단계 연구계획
❍ 대면적 리튬-공기 전지 적용기술 개발
- 용량 > 8,000 mAh/g, 수명 150 회 (8 cm² 리튬-공기 셀 기준)
❍ 대기분위기 작동 리튬-공기 전지의 수분 및 이산화탄소 영향 평가
❍ 대기 작동 리튬-공기 전지의 다양한 반응 메커니즘 규명 및 이를 통한 공기극 소재 설계

7. 출구전략
- 정부 주도 연구사업과제 연계
- 관련 기업(현대자동차, LG 화학 등)과 리튬-공기 전지용 핵심소재 기술 임무형(기업 매칭) 과제로 추진 예정

(출처 : 요약서 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 12019년 주요사업 연구결과 요약서(소과제) ... 22019년 주요사업 연구결과 보고서 ... 31. 연구개발 목표 ... 7 가. 최종 연구목표 ... 7 나. 당해 연도 연구목표 ... 72. 주요 연구내용 ... 9 가. 과년도 추진경과 ... 9 나. 당해 연도 주요 연구내용 ... 103. 주요 연구개발 결과(연구개발목표의 달성도) ... 494. 연구개발의 성과 ... 49 가. 과제별 기술성취수준 ... 49 나. 정성적 성과 ... 49 다. 정량적 성과(건수/금액) ... 505. 연구성과 활용계획 ... 516. 기대효과 ... 53 가. 과학기술적 관점 ... 53 나. 경제적 관점 ... 54 다. 사회적 관점 ... 54첨부1) 중장기 연구개발로드맵 ... 56끝페이지 ... 56