초록 ▼

※ 연구개요
□ 연구목표
본 연구는 에너지 저장장치인 이차전지의 안전성과 충방전 성능을 효과적으로 개선하기 위하여 이온성 액정 전해질의 화학구조를 조절하여 이온전도도, 전기화학적 안정성, 형태 안정성을 제어하였으며, 이온성 액정 전구체의 자기조립으로부터 유도되는 나노 구조체의 구조와 이온 전도 특성의 규명하고자 함.
□ 연구배경
이차전지에 활용되는 상용 전해질의 문제점 1) 가연성과 휘발성이 높아 화재의 가능성이 높음. 2) 충·방전 시에 발생하는 덴드라이트 (Dendrite) 성장에 의한 전지의 불안정성 유발

※ 연구개요
□ 연구목표
본 연구는 에너지 저장장치인 이차전지의 안전성과 충방전 성능을 효과적으로 개선하기 위하여 이온성 액정 전해질의 화학구조를 조절하여 이온전도도, 전기화학적 안정성, 형태 안정성을 제어하였으며, 이온성 액정 전구체의 자기조립으로부터 유도되는 나노 구조체의 구조와 이온 전도 특성의 규명하고자 함.
□ 연구배경
이차전지에 활용되는 상용 전해질의 문제점 1) 가연성과 휘발성이 높아 화재의 가능성이 높음. 2) 충·방전 시에 발생하는 덴드라이트 (Dendrite) 성장에 의한 전지의 불안정성 유발됨. 3) 전극과 전해질 사이 계면에서의 불안정성 4) 전해액의 누액 가능성이 존재함.
□ 연구범위
- 다양한 화학구조를 가지는 이온성 액정 전해질의 제조 및 특성 연구: 전해질의 이온전도도 및 전기화학적 안정성 개선
- 이온성 액정 전해질의 자기조립구조와 이온 전달 메커니즘 분석: 나노 구조체의 구조 규명과 이에 따른 이온 전달 특성 분석
- 전해질의 이차전지 활용 및 성능 최적화 연구: 전지의 전기화학적 성능 개선 및 전해질-전극 계면에서의 안정성 확보

※ 연구 목표대비 연구결과
□ 연구성과
- 전문학술지 게재: SCI 논문 9편, SCOPUS 논문 1편
- 특허: 국내 2건 출원
□ 연구내용
- 이온성 액체 기반의 전구체의 양이온과 음이온의 구조를 제어하여 다양한 화학 구조를 포함하는 이온성 액정 전해질을 제조하였으며, 평가목표인 전기화학적 안정성 4.2 V 이상과 상온 이온전도도 0.1 mS/cm 이상을 달성하였음.
- 이온성 전구체의 합성 여부를 NMR로 확인하고, SAXS 분석을 통하여 자기조립된 구조를 규명하였음. 또한, Pulse field gradient NMR 분석을 활용하여 각 이온들의 확산거동을 분석하였음.
- 이온성 액정 전해질의 형태 안정성을 확보하기 위하여 다공성의 고분자 매트릭스 및 가교제를 도입하여 겔 고분자 전해질로 제조하였음.
- 리튬이온전지 및 리튬황전지에 적용하여 제조된 이온성 액정 전해질의 활용 가능성을 평가하였음. 전해질-전극 계면 특성 분석을 수행하였으며, 리튬금속음극의 덴드라이트 성장 특성을 분석하였음.

※ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
□ 산업적·기술적 기대효과
1. 신규 전해질의 설계 및 제조와 관련된 원천 기술의 확보는 향후 차세대 에너지 저장 장치용 핵심 부품 산업에 기여할 바가 클 것으로 판단됨.
2. 전해질 및 이차전지 핵심소재와 관련된 인력을 양성하여 기업 및 연구소에 전문화 인력을 공급할 수 있음.
□ 학술적 기대효과
1. 다양한 나노 구조체를 구현할 수 있는 합성 경로에 관한 새로운 지식을 제공하여 나노기술에 대한 이해의 폭을 넓힐 수 있을 것으로 기대됨.
2. 거시적인 이해에 머물렀던 물질의 확산 거동을 미시적 분자 수준의 정확한 메커니즘을 제시할 수 있는 모델을 제시함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 31