초록 ▼

□ 연구개요
◦ 본 연구과제에서는 기존에 주로 연구되어온 cationic redox 위주의 양극 활물질이 아닌 anionic redox 위주의 양극활물질을 제시하여 무거운 이온의 함량을 최소화, 370 mAh/g 이상의 초고용량 양극물질을 개발하고자 하였음.
◦ 높은 kinetic 속도와 안정된 사이클 특성을 가진 Li-O계 산화물과 M-O계 촉매를 복합화한 양극물질을 개발하고, 촉매물질이 충방전 활성과 촉매 활성을 동시에 수행할 수 있도록 설계하였음.
◦ 또한 doping등을 통해 활용 가능한 방전용량을 높이고,

□ 연구개요
◦ 본 연구과제에서는 기존에 주로 연구되어온 cationic redox 위주의 양극 활물질이 아닌 anionic redox 위주의 양극활물질을 제시하여 무거운 이온의 함량을 최소화, 370 mAh/g 이상의 초고용량 양극물질을 개발하고자 하였음.
◦ 높은 kinetic 속도와 안정된 사이클 특성을 가진 Li-O계 산화물과 M-O계 촉매를 복합화한 양극물질을 개발하고, 촉매물질이 충방전 활성과 촉매 활성을 동시에 수행할 수 있도록 설계하였음.
◦ 또한 doping등을 통해 활용 가능한 방전용량을 높이고, 반응생성물들을 효과적으로 제어하기 위한 바인더, salt, electrolyte additive를 선정, 안정한 사이클 특성과 초고용량을 동시에 구현하도록 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
◦ 일부 활성을 가짐과 동시에 촉매물질로서 우수한 기능을 할 수 있는 Ru 및 Ni계 anionic redox 활성촉매를 활용하여 Li-O/M-O계 양극용 복합체를 개발하였음.
◦ Anionic redox를 활용하여 최적의 용량과 사이클 특성을 얻을 수 있는 Li-O/M-O계 복합체 조성을 확보하였으며 카본과의 복합화 공정을 성공적으로 진행하였음.
◦ Li-O/M-O계 복합체와 전해질간의 계면 안정성을 확보하기 위해 첨가제를 통해 MgF₂ 코팅층을 형성시키는 기법을 개발하였으며 이를 통해 계면 부반응을 완화시켰음.
◦ Li-O/M-O계 복합체의 전기화학적 특성이 사용되는 전해질과 바인더에 매우 민감함을 밝혔으며 기존에 사용되던 PVDF 바인더와 LiPF₆ salt를 PAN 바인더와 LiTFSI salt를 사용하여 우수한 사이클 특성과 가용용량을 구현하였음.
◦ 전해질과 Li-O/M-O계 복합체의 부반응을 제어하기 위한 적합한 첨가제를 탐구하여 tris(trimethylsilyl)borate와 malonic-acid-functionalized fullerene이 계면 반응을 제어하는데 매우 효과적임을 규명하였음.
◦ 이와 같은 연구활동을 통해 본 과제에서 목표하였던 370 mAh/g 이상의 고용량을 확보하였으며 150 사이클시 100% 용량이 유지되는 Li-O/M-O계 양극의 개발에 성공하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
◦ 본 연구과제에서 개발한 Li-O/M-O계 양극물질은 기존 리튬 이차전지용 양극물질 보다 매우 높은 방전용량을 가지고 있으므로 상용화시 이차전지의 용량적인 수요를 대부분 충족시킬 수 있음.
◦ 본 연구과제를 통해 Li-O/M-O계 양극물질의 상용화를 위한 촉매, 바인저, 전해질용 salt, 적합한 additive 등을 확보하였으며 이는 향후 본격적인 상용화 연구에 시발점이 될 수 있을 것으로 기대됨.
◦ 또한 본 연구과제에서 수행된 anionic rexdox 기반한 양극물질에 대한 연구는 많은 관련 분야 연구에 새로운 영감을 제시할 것이며 촉매 및 additive 관련 기반기술 확보면에서 중요한 의의를 가진다고 할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• ▣ 1차년도 연구추진 방향 ... 6
• ▣ 2차년도 연구추진 방향 ... 7
• ▣ 3차년도 연구추진 방향 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 34