본 기술은 리튬, 바나듐, 티타늄 공급원을 정해진 몰 비율로 칭량하고 바나듐 공급원을 먼저 열처리해 단일상으로 만든 뒤, 혼합·펠렛화하여 질소와 수소 환원 분위기에서 소성함으로써 전기화학적 특성이 개선된 리튬 기반 음극 활물질을 합성하는 기술입니다.
기존 음극 소재 가운데 실리콘은 충방전 시 부피 팽창이 크고, 리튬 금속은 덴드라이트가 성장하는 문제가 있었습니다. 이 때문에 고용량·고출력을 구현할 수 있는 낮은 방전 전위의 새로운 음극 조성과 결정 구조를 확보하는 데 한계가 존재했습니다.
본 기술은 바나듐 원료를 500~700℃와 1100~1300℃에서 두 차례 열처리해 단일상화한 후 리튬 및 티타늄 공급원과 섞고, 92% N2와 8% H2 혼합 가스 분위기에서 2단 소성하여 Li1.075V0.925-xTixO2 (0
본 기술은 공간군 P 2/c를 갖는 단사정계 마그네슘 텅스텐 산화물(MgWO4) 모재에 Ni 또는 Co를 도핑하고 Mg와 W의 원자비(Mg/W)를 정밀하게 조절하여, 도핑 후에도 WO3, MgO 등 이차상 없이 단일상을 유지하면서 Li intercalation 반응을 유도하는 음극 활물질 기술입니다.
기존 AWO4계 음극 활물질은 충·방전 시 전환반응(conversion reaction)으로 리튬을 저장하기 때문에 활물질 분쇄, 전기적 단락, 불안정한 SEI 형성, 부피 변화가 발생했습니다. 게다가 단순히 도핑만 하면 도핑 금속에 의한 구조 불안정으로 이차상이 생성되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 Mg/W 원자비를 1+x : 1-x(0 < x ≤ 0.025) 범위로 맞춘 MgWO4 모재에 Ni 또는 Co 도핑 금속(0 < y ≤ 0.1)을 치환형으로 고용시켜 구조적 안정성을 확보하도록 구성됩니다. 이로써 전환반응 대신 층상구조에서의 Li intercalation 메커니즘이 작동해 높은 용량과 긴 수명을 구현합니다. 장수명이 요구되는 전력망 연계 ESS용 리튬 이차전지, 급속 충전 환경에서 입자 분쇄를 피해야 하는 전기차용 음극 등에 적용될 수 있어 도핑량을 늘려도 순수한 결정상이 흐트러지지 않는 소재 설계 여유를 제공합니다.
본 기술은 양극과 음극 사이에 절연성 코팅층이 형성된 다공성 금속박을 넣고 이를 전극 리드와 전기적으로 연결하여, 내부 단락 시 전류를 분산시킴으로써 발열을 억제하고 안정적인 이온 통로를 제공하는 기술입니다.
기존 이차전지는 내부 단락 시 급격한 발열 반응과 화재 위험이 뒤따랐습니다. 이를 줄이려 도전성 시트를 삽입하면 전해질의 이동이 차단되어 에너지 밀도가 떨어지거나 공정이 복잡해지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 한 면 이상에 금속산화물 또는 절연성 고분자 코팅층을 둔 다공성 금속박을 양극과 음극 사이에 배치하고 리드에 접속하여, 단락 전류를 넓게 흩어 보내는 동시에 기공을 통해 전해질의 이온 전달 통로를 유지하도록 구성됩니다. 전기차 배터리 팩, 에너지저장장치, 리튬 금속 음극을 쓰는 차세대 셀 등에 적용될 수 있어 못 관통이나 압착 같은 사고 상황에서 열폭주로 번지는 것을 막고 에너지 밀도 손실은 최소화합니다.
본 기술은 각진 다면체 형태의 다공성 탄소 입자가 선 또는 면 접촉으로 쌓여 다공성 골격을 이루고, 이 골격의 내부와 입자 사이 빈 공간에 금속 리튬을 복합화하여 구조적 안정성을 확보하면서 리튬 덴드라이트 성장을 억제하는 기술입니다.
기존 슬러리 캐스팅 방식 음극은 바인더 응집, 낮은 활물질 결착력, 불균일한 분포로 인해 구조가 쉽게 붕괴되는 문제가 있었습니다. 여기에 리튬 금속 음극을 쓰면 덴드라이트가 성장하여 수명이 짧아지고 안전성이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 전기영동증착법(Electrophoretic Deposition)으로 입도분포 1.1 ≤ D90/D10 ≤ 1.9를 만족하는 다공성 탄소 입자와 바인더를 집전체 위에 고르게 전착시켜 견고한 다공성 골격을 만들고, 그 기공 안에 금속 리튬을 채워 안정적인 리튬 증착과 탈리를 이끌도록 구성됩니다. 리튬 금속 전지 음극, 고속 충전이 요구되는 전기차 셀, 후막 전극이 필요한 고에너지 파우치 전지 등에 적용될 수 있어 두꺼운 전극에서도 골격이 무너지지 않아 사이클 수명을 길게 유지할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 분말 슬러리에 Ag 또는 Au 기반의 금속 질산염(Mx(NO3)y) 첨가제를 섞어, 리튬과의 합금 반응으로 핵생성 에너지를 낮추고 표면에 Li3N이 풍부한 안정 피막을 형성함으로써 균일한 리튬 전착을 유도하는 기술입니다.
기존 리튬 포일은 대면적화에 한계가 있었고, 충방전을 반복하면 리튬 덴드라이트가 자라나는 문제가 있었습니다. 이로 인해 내부 단락과 전해질 소모가 발생하여 전지 수명이 줄어드는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 리튬 분말, 바인더, Mx(NO3)y 첨가제를 함께 담은 슬러리로 전극을 만들며, Ag 또는 Au는 리튬 친화적 합금 반응으로 활성 사이트를 제공하고 질산 이온은 리튬과 반응해 이온 전도성과 기계적 강도가 우수한 Li3N-rich 피막을 이루도록 구성됩니다. 리튬 금속 이차전지 음극, 대면적 파우치형 셀, 롤투롤 코팅 기반 리튬 전극 양산 라인 등에 적용될 수 있어 포일 압연 없이 슬러리 코팅만으로 넓은 면적의 리튬 전극을 균일하게 제작할 수 있습니다.
본 기술은 리튬-황 전지의 음극 안정성을 높이고 폴리설파이드(PS) 셔틀 현상을 억제하기 위해 기존 다이옥솔란(DOL)을 대체하거나 함께 쓰는 용매로 1,1-디에톡시에탄(DEE)을 도입하는 기술입니다. DEE를 DME와 20:80~80:20 부피비로 조합하여 최적화된 SEI 층을 형성합니다.
리튬-황 전지는 황 양극의 전기 전도도가 낮고 폴리설파이드가 전해질에 용해되어 셔틀 반응을 일으키면서 활물질이 손실되는 문제가 있었습니다. 게다가 기존 전해질 환경에서는 리튬 음극 계면이 불안정해 수지상 성장과 기생 반응이 발생하고 사이클 수명이 짧다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 DEE와 DME를 20:80~80:20 부피비로 혼합한 전해질 조성으로 구성됩니다. DEE의 구조적 특성 덕분에 음극 표면에는 Li2O 함량이 낮고 탄소·불소 기반 종이 풍부한 내구성 높은 SEI 층이 형성되며, 전해질 점도가 조절되어 폴리설파이드 이동이 억제되고 리튬 음극의 기생 반응이 방지됩니다. 장거리 드론, 고고도 무인기, 우주·항공용 경량 리튬-황 셀에 적용될 수 있어 DEE 비율만 조정하는 간단한 설계로 점도와 이온전도도 사이의 균형점을 용도별로 맞출 수 있습니다.
본 기술은 탄산칼슘(CaCO3)을 주성분으로 하는 굴 껍질(Oyster Shell) 분말을 PVDF 바인더와 혼합해 폴리에틸렌(PE) 분리막 표면에 코팅하는 기술입니다. 이를 통해 분리막의 물리적 강성을 보강하고 친수성을 부여하여 리튬 덴드라이트 성장을 억제합니다.
리튬 금속 배터리(LMB)는 리튬 덴드라이트가 빠르게 성장해 내부 단락을 일으키는 문제가 있었습니다. 여기에 전해질이 지속적으로 분해되고 고온에서 분리막이 열 수축하면서 전지 안전성이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 분쇄한 굴 껍질(CaCO3, CaO 포함)을 슬러리로 만든 뒤 블레이드 캐스팅으로 PE 분리막 표면에 약 2.0μm 두께의 코팅층을 형성하도록 구성됩니다. 코팅층은 열 안정성을 높이고 전해질 흡수율과 젖음성을 개선하며, 리튬 금속 계면의 부반응을 줄여 사이클 수명과 안전성을 확보합니다. 고에너지 리튬 금속 배터리와 드론·웨어러블용 경량 셀에 적용될 수 있어 수산 폐기물을 저가 세라믹 원료로 재활용하는 친환경 공급망 구축에도 기여합니다.
본 기술은 폐리튬이온전지를 압착롤러 사이로 통과시켜 전체를 파쇄하지 않고 케이싱 측면부만 미세하게 파손함으로써, 분리막 손상 없이 전해질 내부로 물을 서서히 유입시켜 안전하게 방전시키는 기술입니다.
기존 소금물 침지법은 방전 시간이 지나치게 길고, 전기적 저항을 이용하는 방식은 전지마다 개별 설치가 필요해 공정 효율이 낮았습니다. 또한 기존 파쇄 방식은 분리막이 손상되어 화재와 폭발 위험이 존재했습니다.
본 기술은 배터리 두께보다 1~10mm 좁게 설정된 한 쌍의 압착롤러로 케이싱 접합부에 균열을 유도한 뒤 수중에서 연속 방전시키고, 배출라인을 통해 전해액을 걸러 회수하도록 구성됩니다. 전기차 폐배터리 셀 해체 전처리 공장과 대량 폐전지 집하 거점의 안전 방전 공정에 적용될 수 있어, 5분 이내 체류만으로 방전을 끝내 처리량을 높이고 전해액 유출에 따른 수질 부담도 줄입니다.
본 발명은 산업통상자원부의 회수자원의 고부가가치화를 위한 습식제련 고도화 기술개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 배터리 화재 징후가 감지되면 배터리 상하부의 극판으로 외부 전기장을 인가하여 내부 전하의 충돌을 억제하고, 지면 방향으로 설치된 안전벤팅장치를 통해 고온 상황에서 전해액을 자중으로 신속히 배출하여 열폭주를 방지하거나 지연시키는 기술입니다.
리튬이온 배터리는 화재가 나면 내부 단락과 열폭주로 진압이 어렵고 재발화 위험이 컸습니다. 기존 소화약제는 셀 내부까지 침투하기 어렵고, 침수 방식은 진화 후 배터리를 재사용할 수 없다는 문제가 있었습니다.
본 기술은 배터리 극판에 전기장을 인가하여 내부 단락을 억제하고, 안전벤팅장치를 지면을 향하게 배치하여 열폭주 전조 시 내부 전해액이 자중으로 빠져나가도록 구성됩니다. 아울러 배터리에 충전된 에너지를 전기장 발생 전원으로 전환해 소진시키는 제어 로직을 갖춥니다. 에너지저장장치 랙, 전기차 배터리 모듈, 선박용 배터리실에 적용될 수 있어, 소화약제나 침수 없이 셀 자체의 에너지로 화재 위험을 해소하고 진화 후 설비 손상을 최소화합니다.
본 발명은 교육부의 전기장을 활용한 리튬이온 배터리의 화재 억제 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬, 마그네슘, 망간, 바나듐 공급원을 1:1-x:x:1(0.5 ≤ x ≤ 0.8)의 특정 몰 비율로 혼합하고 열처리하여 사방정계(Orthorhombic) 결정 구조를 갖는 음극 활물질을 합성하는 기술입니다.
기존 음극 소재인 실리콘은 충·방전 시 부피가 크게 팽창하는 문제가 있었고, 리튬 금속은 덴드라이트 성장으로 단락이 발생할 위험이 있었습니다. 이에 따라 고용량·고출력을 안정적으로 구현할 신규 음극 소재가 부족한 한계가 존재했습니다.
본 기술은 LiMg1-xMnxVO4(0.5 ≤ x ≤ 0.8) 조성을 얻기 위해 각 원소 공급원을 정밀 칭량해 혼합한 뒤, 한 변 9~11mm 크기의 펠렛으로 성형하고 아르곤 분위기에서 650~850℃로 열처리하여 사방정계 결정 구조를 유도하도록 구성됩니다. 이를 통해 전기화학적 안정성과 용량을 함께 확보합니다. 실리콘 음극의 팽창 문제를 피해야 하는 고출력 리튬 이차전지, 덴드라이트 위험을 낮춰야 하는 전동공구·소형 모빌리티용 셀 등에 적용될 수 있어 단순 고상 반응 공정만으로 새로운 조성의 음극 소재 라인업을 넓힐 수 있습니다.
본 기술은 배터리 전극 간 전기적 연결과 적층에 쓰이던 고온 용접 방식을 이방성 전도 필름(ACF)으로 대체하고, 엇갈린 배치 구조와 금속판·입자 지지체를 활용해 직렬 또는 병렬 연결을 구현하는 기술입니다.
기존 배터리 모듈 조립에 쓰이는 고온·고전압 용접 방식은 배터리에 열적 부담을 주어 수명 안정성을 떨어뜨렸습니다. 아울러 공정 중 안전 문제를 야기할 수 있다는 한계가 있었습니다.
본 기술은 배터리 전극 연결부에 전도성 입자와 입자 지지체를 포함한 ACF를 배치해 용접 공정을 없애고, 제1층과 제2층 전극 사이의 엇갈린 필름 구조, 추가 금속판, 절연성 스페이서를 이용해 전극 간 직렬·병렬 연결을 선택적으로 형성하면서 구조적 안정성을 확보하도록 구성됩니다. 열에 민감한 파우치 셀 모듈, 소형 웨어러블 기기용 적층 전지, 재조립이 잦은 연구·시제품 배터리 팩 등에 적용될 수 있어 용접 설비 없이 필름 접합만으로 모듈 조립을 마칠 수 있습니다.
본 기술은 제올라이트의 메조 다공성 구조를 활용해 불소계 리튬염의 분산을 최적화하고 그 함량을 정밀하게 제어함으로써, 복합 고체 전해질의 이온 전도도를 높이고 리튬 덴드라이트 성장을 억제하는 기술입니다.
기존 고체 고분자 전해질은 상온에서 이온 전도도가 낮은 문제가 있었습니다. 또한 리튬 금속 음극과 함께 쓰일 때 리튬 덴드라이트가 성장하여 내부 단락이 일어나고 안전성이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 폴리알킬렌 옥사이드계 고분자와 제올라이트 입자에 30~40 중량%의 불소계 리튬염(LiTFSI 등)을 배합한 복합 고체 전해질을 만들어 일함수를 3.5 eV 이상으로 끌어올리고, 10 중량% 조성 대비 1.5배 이상의 연신율을 확보하도록 구성됩니다. 리튬 금속 음극 기반 전고체 전지, 유연 웨어러블 배터리, 프리스탠딩 필름형 전해질 막 등에 적용될 수 있어 전극과의 밀착성이 개선되어 계면 접촉 저항을 낮추고 단락 위험을 줄여 줍니다.
본 기술은 바나듐 산화물(V2O5) 골격에 전이금속(Mn 또는 Cr)과 수화수(H2O)를 함께 도입하여, 기존 리튬 이온 전지용 물질로는 구현하기 어려웠던 2가 칼슘 이온(Ca2+)의 가역적 탈삽입을 가능하게 하는 전극 활물질 기술입니다.
V2O5와 같은 기존 리튬 이온 전지용 양극 물질은 리튬 이온에는 적용할 수 있었지만, 칼슘 이온 전지에 쓰일 경우 칼슘 이온의 탈삽입이 원활하지 않아 충방전 자체가 불가능하거나 성능이 크게 떨어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 질산 등 산성 수용액에서 바나듐 산화물과 Mn 또는 Cr 계열 전이금속 염을 반응시켜 AxV2O5·y(H2O) 형태의 새로운 결정 구조를 갖는 전극 조성물을 합성함으로써 칼슘 이온의 가역적 이동 경로를 확보하도록 구성됩니다. 칼슘 이온 전지 양극, 풍부한 원소 기반의 저가 에너지저장 시스템, 다가 이온 전지용 활물질 연구 등에 적용될 수 있어 상온 수용액 반응만으로 합성이 가능해 양산 공정으로의 이전이 수월합니다.
본 기술은 NaV3O8(NVO) 전구체를 스트론튬 염 수용액에 침지하여 삼투압 원리로 나트륨 이온을 스트론튬 이온으로 치환함으로써, 스트론튬 이온의 가역적인 탈삽입이 가능한 신규 Sr-V-O계 전극 물질을 합성합니다.
기존 리튬 및 소듐 이차전지는 자원적 제약과 이온 부피 등 물리화학적 한계를 안고 있었습니다. 스트론튬 이차전지가 차세대 전지로 주목받고 있었으나 스트론튬 이온을 가역적으로 탈삽입할 수 있는 적절한 전극 물질은 개발되지 못한 상태였습니다.
본 기술은 NaV3O8 분말을 집전체에 코팅한 후 Sr 염 수용액에 담가 삼투압 현상으로 Na 이온을 Sr 이온으로 바꿔 넣음으로써 Sr1+xV6O16·y(H2O) 조성의 전극 물질을 얻고, 이를 스트론튬 이온 전지에 채용하도록 구성됩니다. 스트론튬 이온 전지 전극, 수계 다가 이온 전지 시제품, 저가 대용량 저장장치용 전극 개발 등에 적용될 수 있어 별도의 고온 합성이나 전압 인가 없이 침지만으로 전극을 완성하는 간결한 공정이 강점입니다.
본 기술은 폴리이미드(PI) 분리막 표면에 리튬 p-톨루엔술피네이트(PTSL) 입자를 바인더와 함께 코팅하여 분리막의 열적 안정성을 확보하는 기술입니다. 코팅층은 양극 계면에서 인공 CEI(Cathode Electrolyte Interphase) 층으로 작용해 전해질 부반응을 억제합니다.
기존 폴리에틸렌(PE) 분리막은 130℃ 부근에서 수축이 일어나 고온에서 내부 단락과 셀 폭발 위험이 있었습니다. 또한 Ni-rich NCM과 같은 고에너지 밀도 양극을 사용할 경우 전해질과의 부반응으로 사이클 수명이 저하되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 다공성 지지체의 일면 또는 양면에 PTSL을 고분자 바인더와 함께 도포하여 코팅층을 형성하도록 구성됩니다. PTSL의 술폰산(SOx) 작용기가 전해질 분해를 억제하는 인공 CEI 층으로 기능하고, 분리막의 습윤성과 이온 전도도를 높이며 200℃ 이상의 내열성을 부여합니다. 고니켈 양극을 채택한 전기차 셀과 급속충전으로 발열이 큰 파워툴용 배터리에 적용될 수 있어 분리막 교체만으로 열 안전성과 양극 계면 보호라는 두 과제를 함께 해결할 수 있습니다.
