초록 ▼

□ 연구개요
전원장치의 고성능화와 우수한 안전성확보가 끊임없이 요구되는 가운데, 전고체전지는 이러한 요구조건을 만족시킬 유망한 차세대 전원장치로 여겨지고 있다. 본 연구는 “유기 골격 구조체(covalent organic frameworks, COFs)를 신개념 고체전해질”로 사용하여 전고체전지를 비롯한 고성능 전원장치를 실현하는 것을 목표로 한다.

1. COF의 방향성 공극을 통한 효율적인 비등방성 이온전달능력과 설계 다양성을 바탕으로 다기능화함으로써 기존의 무기물 및 선형고분자 기반의 고체전해질이 도달할 수 없

□ 연구개요
전원장치의 고성능화와 우수한 안전성확보가 끊임없이 요구되는 가운데, 전고체전지는 이러한 요구조건을 만족시킬 유망한 차세대 전원장치로 여겨지고 있다. 본 연구는 “유기 골격 구조체(covalent organic frameworks, COFs)를 신개념 고체전해질”로 사용하여 전고체전지를 비롯한 고성능 전원장치를 실현하는 것을 목표로 한다.

1. COF의 방향성 공극을 통한 효율적인 비등방성 이온전달능력과 설계 다양성을 바탕으로 다기능화함으로써 기존의 무기물 및 선형고분자 기반의 고체전해질이 도달할 수 없는 수준의 이온전도도 및 양이온 전도수율 구현을 목표로 한다.

2. 리튬, 소듐, 아연이온과 같은 대전입자의 지배적인 전도특성 구현을 위해, 공극에 도입된 용매와 음이온의 이동성을 효과적으로 억제할 수 있도록 COF의 화학구조를 제어한다.

3. 고성능 및 고안전성을 겸비한 COF 전해질 기반의 배터리 구축을 통해 미래형 전원장치 개발방향을 제시한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1-1. 1차년도 목표한 바와 같이, 음이온성 COF와 짝을 이룬 전하를 소듐, 아연 이온 등으로 확장하여 이온전도성 COF의 활용 시스템 범위를 넓히는데 성공함.
1-2. 아연이온과 짝을 이룬 음이온성 COF를 기반으로 우수한 단이온 전도현상을 구현하는데 성공하였으며, 접촉한 전극과의 호환성을 확보하고 장수명의 수계 아연 이온전지 구축에 성공함.
1-3. 상기 연구결과는 단이온 전도성 COF를 최초로 수계 전원시스템에 적용한 독창성을 인정받아 영국 왕립화학회 출판의 Chemical Science誌에 게제됨.

2-1. COF 구조설계에 대한 새로운 접근법으로, 서로 반대 전하를 가지며 길이가 동일한 두 종류의 단량체를 이용하여 양쪽성 이온 구조체(zwitterionic COF)를 설계 및 합성함.
2-2. 신규 zwitterionic COF의 독특한 구조적, 물리화학적 특성 덕분에, 공극 내에 도입된 phytic acid의 해리를 용이하게 하여 우수한 프로톤 전도도를 구현함.

3-1. COF를 인쇄형 전지의 다기능성 구성요소로 도입함으로써, 인쇄 공정에 적합한 잉크의 유변학적 거동 구현, 인쇄형 전해질의 물리적 성질 향상, 단이온 전도현상을 구현함.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 차세대 전원장치를 위한 차별화된 소재 연구개발 방법론과 진보된 고체 전해질의 설계 지침을 제시함.

2. 진보된 다공성 소재의 구조설계 다양화 및 기능화에 대한 중요한 지견을 제시함.

3. 분자화학, 합성화학, 나노기술, 전기화학 등 다양한 학문분야의 광범위한 지식을 필요로 하는 융복합 연구로서, 해당 분야의 발전과 기술융합에 기여함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1) 연구목표 ... 3
• 2) 연구의 필요성 ... 3
• 3) 연구범위 및 내용 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 9