초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
ㆍ 최종 목표
포스트 반도체 산업으로 큰 주목을 받고 있는 리튬이차전지의 성능 및 안전성 향상을 위한 신개념 친환경 소재 기술로서, 산림바이오매스 기반 나노셀룰로오스 코팅층이 도입된 이차전지용 복합분리막을 개발하고자 함.
기존 합성화학 소재들에서는 구현하기 어려운 나노셀롤로오스 소재의 제조, 저차원 형상/관능기 다양화 및 나노셀룰로오스 코팅층의 미세구조 제어를 통해, 우수한 전기화학적/열적/물리적 특성이 확보된 차세대 분리막을 개발함.
ㆍ 전체 내용
• 산림바이오매스 기반 고강도

□ 연구개발 목표 및 내용
ㆍ 최종 목표
포스트 반도체 산업으로 큰 주목을 받고 있는 리튬이차전지의 성능 및 안전성 향상을 위한 신개념 친환경 소재 기술로서, 산림바이오매스 기반 나노셀룰로오스 코팅층이 도입된 이차전지용 복합분리막을 개발하고자 함.
기존 합성화학 소재들에서는 구현하기 어려운 나노셀롤로오스 소재의 제조, 저차원 형상/관능기 다양화 및 나노셀룰로오스 코팅층의 미세구조 제어를 통해, 우수한 전기화학적/열적/물리적 특성이 확보된 차세대 분리막을 개발함.
ㆍ 전체 내용
• 산림바이오매스 기반 고강도 CNC 및 고접착성 CNF 제조기술 개발
- 나노셀룰로오스 기반 소재 (CNF 및 CNC) 제조 기술 개발
- 나노셀룰로오스의 기본 특성 평가
- 기능성 분리막을 위한 고기능 나노셀룰로오스 합성 및 개발 연구
• 콜로이드 계면화학 기반 이차전지용 나노셀룰로오스 코팅 분리막 제조기술 개발
- 나노셀룰로오스 기반 분리막 코팅 용액 제조 기술 개발
- 나노셀룰로오스 기반 분리막 코팅 공정 기술 개발
- 나노셀룰로오스 기반 분리막 코팅층 평가 및 피드백을 통한 최적화
- 고기능성 나노셀룰로오스 도입을 통한 기능성 분리막 개발 연구
• 분리막 물성 고도 분석과 리튬이온전지의 성능 및 안전성 평가 및 검증
- 분리막 구조/물성 평가 및 성능 개선을 위한 피드백
- 전지 설계 및 리튬이온전지에서의 분리막 특성 유효성 및 효과 평가 분석
- 개발 분리막 적용 리튬이온전지의 과충전 및 열안전성 등 비교 평가/검증
ㆍ 1단계 (1년차)
∘ 목표
세라믹나노입자/CNF 코팅층이 도입된 리튬이차전지용 복합분리막 개발
∘ 내용
• 나노셀룰로오스 CNF(Nanocellulose fibrils) 제조 및 평가
• 세라믹 나노입자/CNF 분리막 코팅 용액 개발
• 세라믹 나노입자/CNF 분리막 코팅 공정 개발
• 세라믹 나노입자/CNF 분리막 코팅층 분석
• 나노셀룰로오스 코팅 분리막 고도 분석 기술 개발
• 개발 분리막 이차전지 적용성 평가
ㆍ 1단계 (2년차)
∘ 목표
나노셀룰로오스 코팅 분리막 개발
∘ 내용
• 나노셀룰로오스 제조기술 최적화
• 나노셀룰로오스 제조기술 개발
• 나노셀룰로오스 분리막 코팅 용액 개발
• 나노셀룰로오스 분리막 코팅 공정 개발
• 나노셀룰로오스 분리막 코팅층의 기본 특성 평가
• 셀룰로오스 코팅 분리막 분석 및 전지 적용 기술 개발
• 나노셀룰로오스 코팅 분리막이 적용된 500mAh급 셀 성능 평가
ㆍ 1단계 (3년차)
∘ 목표
나노셀룰로오스 코팅 분리막 최적화 및 상용전지 수준 적용 기술 개발
∘ 내용
• 나노셀룰로오스 개질 및 제조기술 최적화
• 기능성 나노셀룰로오스 제조 기술 개발
• 분리막의 셀룰로오스 코팅층의 최적화
• 기능성 코팅 분리막의 제조 기술 최적화 및 기본 특성 평가
• 셀룰로오스 코팅 분리막 물성 및 전지 성능 피드백을 통한 코팅층 개선
• 나노셀룰로오스 코팅 분리막이 적용된 500mAh급 셀 성능 평가

□ 연구개발성과
• 나노셀룰로오스(출, CNC) 제조기술 확보 및 최적화
• 기능성 나노셀룰로오스 제조기술 개발
• 분리막을 코팅을 위한 셀룰로오스 분산액 개발
• Lab scale 셀룰로오스 코팅 분리막 제조기술 개발
• 셀룰로오스 코팅 분리막의 상용전지(500mAh급 파우치 full cell) 수준 적용 기술 개발

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
• 미이용 산림자원의 효율적 활용 및 고부가가치화
• 산림자원의 유효이용을 통한 폐기물 생성 억제 및 환경 보호
• 산림바이오매스 유래 전지 소재 이용 기술의 국산화
• 산림바이오매스의 신기술에 의한 전지 소재 개발 및 이차전지 관련 산업 활성화

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• (1) 산림바이오매스 나노셀룰로오스(Nanocellulose) 활용 연구 ... 6
• (2) 리튬이차전지용 분리막 개발 동향 ... 9
• (3) 리튬이차전지용 나노셀룰로오스코팅 분리막 개발 필요성 및 개발 방향 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 70
• 1) 연구수행 결과 ... 70
• 2) 목표 달성 수준 ... 80
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 80
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 80
• 2) 자체 보완활동 ... 80
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 81
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 81
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 82
• 1. 주요 연구개발 성과 ... 82
• 2. 핵심기술 성과의 관리 및 활용 계획 ... 82
• 끝페이지 ... 98