초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
(1) 방사선 가교 기술이 적용된 유/무기 하이브리드 복합 분리막
- 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Depositoin, CVD)을 통해 SiO₂ 무기물을 PE 지지체의 가지에 나노 단위로 코팅함으로써, 두께 변화가 없는 유/무기 복합 분리막을 구현함. 이 유/무기 복합 분리막에 다양한 양의 전자선을 조사함으로써 PE 지지체와 SiO₂ 사이의 화학적 가교를 유도하였으며, 이에 따른 경향성을 분석하였음. 유기물 층과 무기물 층 사이의 화학적 결합이 증

Ⅳ. 연구개발결과
(1) 방사선 가교 기술이 적용된 유/무기 하이브리드 복합 분리막
- 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Depositoin, CVD)을 통해 SiO₂ 무기물을 PE 지지체의 가지에 나노 단위로 코팅함으로써, 두께 변화가 없는 유/무기 복합 분리막을 구현함. 이 유/무기 복합 분리막에 다양한 양의 전자선을 조사함으로써 PE 지지체와 SiO₂ 사이의 화학적 가교를 유도하였으며, 이에 따른 경향성을 분석하였음. 유기물 층과 무기물 층 사이의 화학적 결합이 증가함에 따라 고온에서의 열적 안정성이 개선되었으며, 리튬이온전지에 적용하였을 시에 90% 이상의 방전용량을 유지함으로써 전기화학적 특성 또한 개선됨을 확인함.

(2) 전자선 조사를 통한 기공 제어가 가능한 다공성 유/무기 복합 분리막
- Glass Fiber 지지체에 다공성 PVdF-HFP 고분자 막이 코팅된 분리막을 제조함. 메탄올과 DI water로 이루어진 이성분계 비용매를 적용함으로써, 효과적이고 가격 경쟁적인 기공 제어법을 개발하였으며 이를 통해 분리막의 모폴로지 개선을 SEM 통해 확인함. 이에 더불어 전자선 조사에 의한 PVdF-HFP 고분자 막의 Nanopore 제어 및 물리적 특성을 개선하였으며 나트륨이온전지 내 적용 시에 50 cycle에서 280 mAh/g 방전용량과 90% 이상의 방전용량을 유지함으로써, 차세대 이온전지인 나트륨이온전지용 분리막에 전자선 적용 및 개발 가능성을 확인함.

(3) 전자선 방사에 따른 입도 분산 증가 및 이를 활용한 하이브리드 분리막 제조 및 분석
- Graphene Oxide에 조사율 10 kGy/hr로 감마선을 5시간 동안(총 50 kGy) 조사하여 표면 처리를 한 결과, Graphene Oxide의 입자가 나노미터 단위로 줄음과 동시에 입자의 분산도가 증가하였음을 확인함. 입자 분산도가 증진된 Graphene Oxide를 PVdF-HFP 용액에 분산시켜 polyethylene terephthalate (PET) 지지체에 코팅함으로써, PET/PVdF-HFP 분리막을 구현함. Graphene Oxide의 코팅 용액 내 분산이 증가함에 따라, 분리막의 균일한 모폴로지 구현이 가능하였으며 이에 따른 전지 내 전해질 흐름 특성 또한 개선할 수 있었음. 이에 따라 감마선 처리의 Graphene Oxide가 분산된 PET/PVdF-HFP 분리막을 리튬이온전지 내에 적용하였을 때, 균일한 전해질 흐름의 영향으로 안정적인 방전 용량 거동성을 보이는 것을 확인함.

(4) 전자선 감응 가교 기반 고분자 분리막 제조
- 내화학성과 열적 안정성이 우수한 Polyamide Imide (PAI) 고분자를 코팅 물질로 선택하고, PE 지지체에 최적화된 코팅 조건을 확립함. 전자선 가교를 통해 PAI와 PE 지지체 간의 화학적 결합을 유도함으로써 물리적 및 열적 안정성이 개선되었으며, 이에 따른 전자선 조사 조건 최적화 또한 진행함. 전자선 가교를 통해 개질된 PE/PAI 분리막을 리튬이온전지에 적용한 결과, 기존의 상용화된 폴리올레핀계 분리막의 전지 성능을 상회하는 전지 구동성을 확인함.

(출처 : 요약문 6p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
(1) Organic/inorganic hybrid separator via selective radiation curing engineering
- By coating SiO₂ inorganic nano-particles to PE substrate via chemical vapor deposition (CVD), we developed organic/inorganic hybrid separtor without thickness change. Through selective rad

Ⅳ. Results
(1) Organic/inorganic hybrid separator via selective radiation curing engineering
- By coating SiO₂ inorganic nano-particles to PE substrate via chemical vapor deposition (CVD), we developed organic/inorganic hybrid separtor without thickness change. Through selective radiation curing engineering, we induced chemical bonding between PE substrate and SiO₂, and analyzed the tendency between radiation curing and chemical bonding. As the chemical bonding between organic and inorganic layers is increased, the thermal stability at high temperature is enhanced. In addition, the electrochemical stability of Li-ion cells using organic/inorganic hybrid separator is improved, showing 90% capacity retention ability after cycle test.

(2) Controlled nanoporous organic/inorganic separator via selective radiation curing engineering
- An organic/inorganic separator using GF substrate coated with PVdF-HFP polymer layer was developed. Using binary non-solvent system composed of methanol and DI water, controlling nano-scale morphology was materialized with good cost-effectiveness. Furthermore, we optimized this hybrid separator via selective radiation curing engineering. The optimized hybrid separator showed improved morphology by additional control of nanopore, and the cells using this separator showed excellent electrochemical performance displaying 280 mAh/g and 90% capacity retention ability at 50 cycles.

(3) Hybrid separator incorporating nanoparticles with improved dispersion ability from selective radiation curing engineering
- As the result of gamma ray radiation to graphene oxide particles at 10 kGy/hr for 5 hours, the particle size of radiated graphene oxide was reduced to nano-scale parameter, and its dispersion ability was increased. By coating PVdF-HFP solution with radiated graphene oxide to polyethylene terephthalate (PET) substrate, PET/PVdF-HFP hybrid separator was developed. The morphology of this hybrid separator was more uniform and equal-porous in proportion to dispersion ability of graphene oxide, so the uniform and stable flow of electrolyte was succeeded. As the result, the Li-ion cells using PET/PVdF-HFP hybrid separator with radiated graphene oxide showed stable charge/discharge characteristics.

(4) Selective radiation cured polymer separator
- We optimized the manufacture process of a polymer separator from PE substrate coated with Polyamide Imide (PAI), which remains excellent chemical and thermal stability. By electron irradiation, additional chemical bonding between PE substrate and PAI coating layer was induced, so irradiated PE/PAI polymer separator showed high mechanical and thermal stability. As the result of applying this PE/PAI separator to Li-ion cells, it displayed better electrochemical performance compared to cells using commercial polyolefin separator.

(source: SUMMARY 9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 12
• 제 1 장. 연구개발과제의 개요 ... 13
• 제 1 절. 연구개발의 필요성 ... 13
• 제 2 절. 연구개발의 목적 ... 15
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제 1 절. 국내 현황 ... 17
• 제 2 절. 국외 현황 ... 18
• 제 3 절. 연구결과의 국내외 현황 내 위치 ... 19
• 제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 1 절. 이론적 및 실험적 개요 ... 21
• 제 2 절. 연구 내용 및 연구 결과 ... 22
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 33
• 제 1 절. 연도별 연구목표 및 추진계획 ... 33
• 제 2 절. 연도별 연구목표 달성도 및 관련분야 기술발전 기여도 ... 35
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획 ... 39
• 제 1 절. 추가연구의 필요성 ... 39
• 제 2 절. 타연구에의 응용 ... 39
• 제 3 절. 기업화 추진방안 ... 39
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 41
• 제 7 장. 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 42
• 제 8 장. 참고 문헌 ... 43
• 끝페이지 ... 44