초록 ▼

□ 연구개요
○ 최종목표: 고성능 친환경 하이브리드 커패시터 개발을 위한 차세대 “시스템/다공성 전극 맞춤형” 수계 전해질 연구
○ 연구개발의 목적: 전해질 기초연구를 통한 고용량 고출력 장수명 친환경 하이브리드 커패시터 개발의 연구목표를 달성하기 위하여 “세부 1. 레독스(redox) 활성 유기물의 합성과 전해질/다공성 탄소 전극 계면에서의 화학적/전기화학적 반응 연구, 세부 2. 수계 용매에 용해된 염의 물리화학적 특성 변화에 따른 전기화학적 반응 연구 및 세부 3. (전기)화학적 특성이 최적화된 전해질 소재를 기반으

□ 연구개요
○ 최종목표: 고성능 친환경 하이브리드 커패시터 개발을 위한 차세대 “시스템/다공성 전극 맞춤형” 수계 전해질 연구
○ 연구개발의 목적: 전해질 기초연구를 통한 고용량 고출력 장수명 친환경 하이브리드 커패시터 개발의 연구목표를 달성하기 위하여 “세부 1. 레독스(redox) 활성 유기물의 합성과 전해질/다공성 탄소 전극 계면에서의 화학적/전기화학적 반응 연구, 세부 2. 수계 용매에 용해된 염의 물리화학적 특성 변화에 따른 전기화학적 반응 연구 및 세부 3. (전기)화학적 특성이 최적화된 전해질 소재를 기반으로 한 하이브리드 커패시터 시스템의 개발연구”를 유기적으로 수행.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 전해질/전극의 계면 연구를 통하여 유기물 구조와 다공성 탄소 전극간의 표면 상호 작용(surface interaction) 이해
- 새로운 프레임웍(framework)의 산화/환원 활성 유기물 분자구조의 설계/합성 및 용해도, 레독스 전위, 안정성이 최적화된 물질 개발
- 신개념 레독스 활성 Deep eutectic liquid (DEL) 전해질 시스템 개발
- 커패시터 적용을 위한 저비용, 비리튬계 water-in-salt electrolyte (WiSE) 개발
- 전해질의 물리화학적 특성에 따른 이온전도의 메커니즘을 이해
- 장수명 하이브리드 레독스 커패시터(redox-enhanced electrochemical capacitor) 시스템 개발

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 연구개발과제의 활용계획
- 기존 전극개발 위주의 연구에서 유기합성과 전극/전해질 계면 상호작용 연구를 토대로 전해질 에너지저장원 개발에 초점. 소재 및 소자 개발의 다각화를 실현할 수 있음.
- 본 연구에서 수행한 레독스 유기물 개발 연구는 양극과 음극 모두에서 액체 전해질의 산화/환원 반응을 통해 에너지를 저장하기 때문에 에너지 밀도를 향상시키며, 셀의 구조와 제조 공정을 단순화하여 실제 상용화 소자 제작의 실현 가능성을 향상시킬 수 있음.
- 고에너지 레독스 커패시터 소자를 개발함으로써 휴대용 전자기기용 소규모 소자부터 친환경 교통수단, 그리고 대용량 그리드를 포괄하는 광범위적인 응용 가능성을 가짐.
- 본 과제의 연구결과는 에너지 저장 소자의 에너지밀도, 출력, 수명 등의 개선뿐만 아니라, 분자구조에 의한 물성 (산화/환원 전위, 용해도, 안정성, 크기, 기능기 등)의 최적화를 통하여, 레독스 흐름 전지, 이차 전지, 연료전지, 촉매, 전기화학적 합성 등 여러가지 기초/응용 분야에도 활용할 수 있을 것으로 기대됨.
○ 연구개발과제의 기대효과
- hydrophobic한 redox core의 용해도를 획기적으로 개선할 수 있는 hydrotropic supporting electrolyte의 개 발은 기존 유기합성을 통한 분자구조변환의 접근법에 새로운 패러다임 제공 및 다른 레독스 저장 시스템에 광범위하게 사용 가능.
- 본 연구가 국내외 산·학·연 간의 공동연구를 통하여 시스템 최적화 및 실증 연구를 결합하면, 상용화 가능한 차세대 에너지 저장 기술로의 발전을 이룰 수 있을 것으로 사료됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 29