초록 ▼

연구개요
본 연구는 전고체전지의 전극과 고체전해질간의 이온 전달 및 계면 특성을 제어하여 장수명, 고율 특성을 갖는 전고체전지의 핵심소재 중 하나인 유/무기 하이브리드 고체전해질을 개발하는 것을 최종목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 유/무기 복합전해질을 전고체전지에 적용하는 것을 최종 목표로, 1) 리튬이온 유동 특성을 갖는 고분자 이온성 액체 선별 및 합성, 2) 유/무기 복합 고체전해질 개발, 3) 이온전도 및 계면 저항 특성 평가, 4) 전고체 리튬이차전지 제작 및 성능 평가를 단계적으로

연구개요
본 연구는 전고체전지의 전극과 고체전해질간의 이온 전달 및 계면 특성을 제어하여 장수명, 고율 특성을 갖는 전고체전지의 핵심소재 중 하나인 유/무기 하이브리드 고체전해질을 개발하는 것을 최종목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 유/무기 복합전해질을 전고체전지에 적용하는 것을 최종 목표로, 1) 리튬이온 유동 특성을 갖는 고분자 이온성 액체 선별 및 합성, 2) 유/무기 복합 고체전해질 개발, 3) 이온전도 및 계면 저항 특성 평가, 4) 전고체 리튬이차전지 제작 및 성능 평가를 단계적으로 목표로 세웠음. 연구 기간 동안 리튬 이온 전도 특성을 갖는 고분자 이온성 액체인 poly[1-Vinyl-3-ethylimidazolium trifluoro methanesul-fonyl)imide]의 고 수율 제조 기술을 개발 하였음. 다음으로 고분자 이온성 액체 딥코팅 방식을 통해 계면 특성을 향상시킨 유/무기 복합 고체전해질을 개발하였음. 개발된 복합 고체전해질의 이온전도 및 계면저항 특성 평가를 위해 분광학/전기화학 분석법을 활용하여 이온전도, 리튬 금속 음극과의 계면 저항 및 안정성에 대한 분석을 실시하였음. 마지막으로 상기 제조된 유/무기 복합 고체전해질을 이용하여 전고체 리튬이차전지를 제작하여 충·방전 테스트를 진행하였고, 기존의 고체전해질을 사용한 완전셀에 비해 수명 및 고율 특성을 향상시킴.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 확보한 고분자 이온성 액체 합성 기술은 리튬 이차 전지의 다양한 소재에 복합 소재로 적용 될 수 있으며, 계면 안정성 향상을 통해 향후 전고체전지의 용량 및 수명 특성 개선 뿐만 아니라, 고율 특성이 필요한 전고체 전지 기술 개발에 활용 될 수 있음. 개발된 유/무기 복합 고체전해질 제조법의 경우, 공정이 간단한 딥코팅 방식을 통해 제조된 것으로 다른 고체전해질에도 적용 할 수 있음. 복합 고체 전해질 계면 분석에 활용된 분석 기술은 타 계면 제어 소재 개발 연구 및 제어 기술 최적화에 활용 될 수 있으며, 다른 양/음극 소재와 고체전해질 사이의 전기화학적 불안정성의 원인을 규명 할 수 있음. 전고체전지에 사용된 양극의 복합 양극 제조 기술을 기반으로 대면적 복합 양극 제조에도 활용 될 수 있음. 특히 기존의 보고된 고체전해질에 비해 비교적 높은 전류밀도와 낮은 온도 조건(40℃)의 거친 환경에서 진행 되었음. 이러한 연구 결과는 기존의 고체전해질과 액체전해질 사이의 성능 차이를 좁힘으로써, 추후 차세대전지 상용화에 도움이 될 것이라 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1 리튬이온유동 특성을 갖는 고분자 이온성 액체 선별 및 합성 ... 4
• 2.1.1 고분자 이온성 액체 모노머 선정 및 중합 ... 4
• 2.1.2 고분자 이온성액체 음이온 교환 ... 5
• 2.2 유/무기 복합 전해질 개발, 이온전도 거동 및 계면 특성 평가 ... 6
• 2.2.1 리튬 이온 전도성 무기 고체전해질 합성 ... 6
• 2.2.2 고체전해질 펠렛 성형 및 소결에 따른 형상 분석 ... 7
• 2.2.3 유/무기 복합 전해질 제작 ... 9
• 2.2.4 이온전도 거동 및 계면 저항 특성 평가 ... 10
• 2.2.5 리튬 음극과의 계면 안정성 평가 ... 12
• 2.3 유/무기 복합 전해질을 기반으로 한 전고체전지 성능 평가 ... 12
• 2.3.1 완전셀 성능 평가 결과 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 3.1 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 3.2 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3.3 목표 달성 수준 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 24