초록 ▼

□ 연구개요
■ 현행 리튬이온전지는 양극에서 리튬이온의 불안정 확산, 분리막에서 액체 전해질의 이온전도도 한계, 음극에서 금속이온의 불균형 등으로 인해 급속 충전 제약, 구조 팽창, 누액 발생 등의 문제점들이 있음
■ 이러한 대부분의 문제는 현행 리튬이온전지 내의 다공성 분리막 및 이를 둘러싼 액체 전해질로 인해 발생하며, 안전성 및 성능 향상을 위해서는 새로운 개념의 전고체 전지 기술 개발이 필요함
■ 전고체 리튬이온전지는 발화가 가능한 유기 용매 기반 액체 전해질을 사용하지 않기 때문에, 폭발이나 화재의 위험성을

□ 연구개요
■ 현행 리튬이온전지는 양극에서 리튬이온의 불안정 확산, 분리막에서 액체 전해질의 이온전도도 한계, 음극에서 금속이온의 불균형 등으로 인해 급속 충전 제약, 구조 팽창, 누액 발생 등의 문제점들이 있음
■ 이러한 대부분의 문제는 현행 리튬이온전지 내의 다공성 분리막 및 이를 둘러싼 액체 전해질로 인해 발생하며, 안전성 및 성능 향상을 위해서는 새로운 개념의 전고체 전지 기술 개발이 필요함
■ 전고체 리튬이온전지는 발화가 가능한 유기 용매 기반 액체 전해질을 사용하지 않기 때문에, 폭발이나 화재의 위험성을 근원적으로 방지할 수 있으며, 굽힘, 늘림 등으로 인해 전지 내 액체 전해질의 누액이 발생할 염려가 없음
■ 특히, 미래 최대 산업중의 하나로 성장할 전기차 전지를 겨낭한 초경량, 고안전성, 고성능 전지 개발을 위한 연구가 반드시 필요하므로, 이를 위한 새로운 개념의 전고체 전지 기술 개발이 필요함

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도 기초연구
■ 기술개발된 2중-동축노즐을 확장하여 3중-동축노즐 전기방사 및 3중-동축노즐 용액방사 기술을 이용한 3중구조 나노/마이크로미터 직경 미세섬유 연구 및 개발
■ 전기방사+전기도금+정전기스프레이 코팅기술을 직렬 융합한 3중구조 나노 마이크로 직경 미세섬유 연구 및 개발
■ 올인원 형태의 3중구조 미세섬유 개발

2차년도 응용연구
■ 음극, 양극, 고체전해질이 단일섬유내에 3중구조로 이루어진 올인원 하이브리드 미세섬유 연구
■ 올인원 하이브리드 미세섬유 기반 초박막 플렉시블 전고체 리튬이온배터리 개발

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
■ 극미세 스케일에서 양극-음극-고체전해질 구성이 가능하면, 리튬이온배터리의 박막화 뿐만 아니라, 밀리미터 혹은 센티미터 곡률반경에서 굽힘이 가능한 유연 전고체 전지 개발이 가능함.
■ 화학공학, 전자공학, 기계공학, 섬유공학 등의 연구가 유기적으로 이뤄져야함에 따라 학계간 융복합에 기여할 수 있으며, 향후 4차산헙혁명에 필요한 에너지 분야 우수 기술 발굴 및 인력양성에도 기여할 수 있을 것이라 예상됨.
■ 기존 섬유 방식을 통한 리튬이온배터리는 매트(mat)형태로 타분야 응용성이 약하기 때문에, 섬유 기술의 장점을 모두 가지면서도 단점 극복이 가능한 신개념 3중구조 올인원 섬유형 리튬이온배터리 기술 개발이 가능하리라 기대됨.
■ 최근 주목을 받고 있는 나노발전기 시스템을 섬유형 리튬이온배터리 소재와 융합하여 수시로 자가충전이 가능하고, 필요시 재사용이 가능한 미래형 에너지 소자 개발이 가능하리라 예상됨.
■ 이번 연구는 기존 기술뿐만 아니라, 새로운 공정, 나노융복합 기술들을 제시하여, 혁신적인 차세대 웨어러블 전자기기 소재를 개발한다는 점에서 향후 과학 산업적 파급 효과가 클 것이라 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발 목적 및 필요성 ... 4
• 나. 연구개발의 최종목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 1차년도 연구개발과제 수행 내용 ... 5
• 나. 2차년도 연구개발과제 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 가. 정성적 연구개발성과 ... 9
• 나. 정량적 연구개발성과 ... 9
• 다. 목표 달성수준 ... 10
• 라. 목표 미달시 원인분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 자체점검표 ... 11
• 7. 참고문헌 ... 12
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 25