초록 ▼

□ 연구개요
대기 비개방 SEM 시료이송 장치와 in-situ SEM 분석장치를 개발하여, High Ni 계 (90% 이상) 고용량 이차전지 양극소재 충방전 과정에서 전극단면 형상 분석을 통한 미세균열 분석 및 전극소재 안정성 분석하고, 이차전지 양극소재의 열화 반응기작 (capacity fading mechanism) 규명 및 고안정성 전극소재 제안

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구를 통하여, 아래와 같은 연구목표를 설정하였음
- 대기 비 개방 SEM 시료이송 장치 개발
- SEM 내부에서 전기

□ 연구개요
대기 비개방 SEM 시료이송 장치와 in-situ SEM 분석장치를 개발하여, High Ni 계 (90% 이상) 고용량 이차전지 양극소재 충방전 과정에서 전극단면 형상 분석을 통한 미세균열 분석 및 전극소재 안정성 분석하고, 이차전지 양극소재의 열화 반응기작 (capacity fading mechanism) 규명 및 고안정성 전극소재 제안

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구를 통하여, 아래와 같은 연구목표를 설정하였음
- 대기 비 개방 SEM 시료이송 장치 개발
- SEM 내부에서 전기화학특성 분석이 가능한 Coin cell type 전기화학 cell 개발
90% Ni 함유된 NCA, NCM 양극소재 전압범위, 전류밀도, 충방전 횟수에 따른 전기화학 열화거동 분석
Ex-situ SEM, in-situ XRD 분석을 통한 소재 형상, 결정구조 변화에 따른 전기화학특성과의 상관관계 도출
FIB, Ion slicer 활용, 알루미늄 집전체로 부터 후면식각 공정 최적화 및 전극소재 단면 확보기술개발
열화 반응기작 규명을 통한 고 안정성 전극소재 구제제안
연구목표를 과제 수행기간 동안 성공적으로 대기 비개방 시료이송 장치와 in-situ SEM 분석장치를 개발하였고, 이를 통하여 실시간으로 충방정 과정에서 이차전지 소재의 형상을 분석하는 것에 성공하였음. 이를 통하여 전극소재 충방전 과정에서의 부피변화와 전지 성능과의 상관관계를 규명하였음. 이러한 연구결과를 바탕으로 Advanced materials, ACS energy letters, Journal of Matrials Chemistry A 의 저널에 주저자로 연구결과를 발표하는 등 연구목표를 모두 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통하여, in-situ SEM 분석 시스템을 구축함으로써, 리튬이온 이차 전지 고용량 전극소재 열화 반응기작을 규명하여, 고용량 양극소재 상용화를 앞당기게 될 것으로 기대함.
개발된 in-situ SEM 측정 시스템은, 리튬이온 전지의 양극소재 분석뿐 아니라, 리튬금속전지에서 리튬금속의 덴드라이트 성장 반응기작 규명이 가능하고, Li-S 전지에서 액상에 존재하는 반응 중간 부산물을 SEM 으로 분석이 가능하게 되어, 차세대 이차전지 소재연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 확신함.
이차전지 소재개발 연구뿐 아니라, 페로브스카이트 태양전지 소재, 다양한 촉매 반응에 활용이 가능함으로, 국내 분석과학기술 수준을 크게 향상 시킬 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 최종 연구목표 ... 4
• 1.2 세부 연구목표 ... 4
• 1.3 연구의 필요성 ... 4
• 1.4 연구내용 ... 4
• 1.5 연구개발 배경 ... 5
• 1.6 연차별 연구개발 목표/내용 및 평가 착안점 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 24