초록 ▼

Ⅰ. 사업개요
○ 사업목표
이차전지 및 연료전지의 성능 한계가 왜 생기는지, 어디에서 발생하는지, 소재 물성과 어떤 상관관계가 있는지 근본적으로 이해하고, 그 한계를 극복할 수 있는 아이디어를 제공할 수 있는 분석기술 개발 및 통합분석 체계 구축을 목표로 함.

○ 추진 필요성
(1) 전지 신소재 개발 가속화를 위한 반응 메커니즘 규명 기술 필요
■ 리튬이차전지 용량 한계치 도달 및 소재 개발 촉진을 위해 메커니즘 규명 필요
- 1991년 소니(Sony)에서 리튬이온전지(Lithium-ion b

Ⅰ. 사업개요
○ 사업목표
이차전지 및 연료전지의 성능 한계가 왜 생기는지, 어디에서 발생하는지, 소재 물성과 어떤 상관관계가 있는지 근본적으로 이해하고, 그 한계를 극복할 수 있는 아이디어를 제공할 수 있는 분석기술 개발 및 통합분석 체계 구축을 목표로 함.

○ 추진 필요성
(1) 전지 신소재 개발 가속화를 위한 반응 메커니즘 규명 기술 필요
■ 리튬이차전지 용량 한계치 도달 및 소재 개발 촉진을 위해 메커니즘 규명 필요
- 1991년 소니(Sony)에서 리튬이온전지(Lithium-ion battery, LIB)를 개발하며 리튬이온전지 상용화된 이후, 매년 5-10 % 효율이 증가해 왔으나, 현재 상용화된 전극 소재들의 이론 용량에 근접하고 있음
- 특히 전기자동차 시장의 급성장으로 리튬이차전지 수요가 증가할 것으로 예측되며, 이때 리튬 이온 기술에 대한 실질적인 한계로 여겨지는 300Wh/kg 및 800Wh/L보다 훨씬 높은 에너지 밀도가 필요함
- 현재 리튬이온전지에서 에너지 밀도의 한계는 양극재 소재의 용량이 작기 때문이며 양극재는 니켈 햠량 증대 기술에 초점이 맞추어져 있음
- 코발트, 니켈, 망간 이온을 함유하는 삼원계에서 리튬/금속비율을 1 이상으로, 리튬을 추가적으로 삽입하여 고속 충·방전을 구현하고, 비싼 코발트의 함량을 줄이는 방향으로 개발하고 있음
- 이러한 개발을 가속화하기 위해서는 리튬이온전지의 4대 구성요소(양극재, 음극재, 전해액, 분리막)의 개선을 위한 소재 기초연구와 결정구조의 전구체 합성 메커니즘 규명이 중요

■ 리튬이차전지 소재 기능 향상을 위한 연구 필요
● 빠른 충·방전 시간 구현
- 리튬이차전지의 한계돌파 요소 중 하나인 빠른 충·방전을 구현하기 위해서는 power density가 높아야 함
- 궁극적으로 energy 저장매체의 목표는 power density와 energy density가 모두 높아야 하는데, 전극소재의 결정구조 안정성 및 전극 내에서의 이온이동속도 제한 등으로 인하여 고속 충·방전의 한계가 있음
- 이 한계를 극복하기 위해서는 전극소재 내에서의 이온 이동경로와 화학반응 메커니즘 규명에 대한 연구가 필수적이며 이를 위한 분석 시스템 구축이 요구됨
● 안정성 확보
- 리튬이온전지의 성능 한계의 또 다른 돌파요소는 안정성 확보임
- 리튬이온전지는 고전류 충·방전 시나, 고온 혹은 물리적인 충격이 가해지게 되었을 경우 폭발 및 화재의 위험이 있기 때문에 이 문제를 해결하기 위해서는 안정성이 매우 좋은 액체전해질 개발 및 고체 전해질 사용이 필요함
- 고전압 양극재가 개발됨에 따라 고전압에서 안정성이 우수한 전해질 개발이 필요하며 고전압 전해액을 구현하기 위하여 불소화 에스테르와 불소화 탄산염을 공동용매로 사용하거나 SEI(Solid Electrolyte Interface) 촉진 및 열 안정성을 향상시키기 위한 첨가제를 사용 및 LiPF6와 LiBOB의 혼합물, PF6 대체용 비불소화 음이온, 난연 첨가제 등에 대한 연구가 필요

(출처 : 본문 : Ⅰ. 사업개요 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 사업개요 ... 3
• ○ 사업목표 ... 3
• ○ 추진 필요성 ... 3
• ○ 추진체계 ... 6
• ○ 인력운영 ... 8
• ○ 총 사업기간 ... 8
• ○ 예산 현황 ... 8
• ○ 2022년 집행실적 ... 9
• Ⅱ. 연구성과 ... 10
• ○ 정량성과 총괄 ... 10
• ○ 정성성과 총괄 ... 11
• ○ 대표연구실적 ... 21
• ○ 현재 진행중 연구 ... 36
• Ⅲ. 연구 계획 ... 49
• ○ 차년도 연구개발 목표 및 범위 ... 49
• ○ 세부 연구내용 ... 52
• 첨부 자료 ... 60
• 끝페이지 ... 117