본 기술은 전고체 전지의 양극 복합체층 표면에 금속 매쉬를 압착 성형하여 그물망 형태의 미세 패턴을 새김으로써, 고체 전해질과의 접촉 면적을 물리적으로 늘리고 리튬 이온 이동도와 계면 저항을 개선하는 기술입니다.
전고체 전지에서는 고체 전해질과 전극 사이의 물리적 접촉이 불량하여 계면 저항이 높게 나타났습니다. 이러한 높은 계면 저항은 결국 전지 전체의 성능 저하로 이어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 금속 포일 위에 도포한 양극 슬러리에 100~250mesh 능직 스테인리스 스틸 매쉬를 5분 또는 24시간 동안 압착 성형하여, 폭 90~110㎛의 볼록부와 오목부로 이루어진 매쉬 패턴을 양극 복합체층 표면에 형성하도록 구성됩니다. 황화물계 고체 전해질을 쓰는 전고체 전지 양극, 고체 전해질층과 리튬 음극을 적층한 차세대 전기차용 셀 등에 적용될 수 있어 고가 장비 없이 기존 코팅 라인에 매쉬 압착 공정만 더해 계면 특성을 끌어올릴 수 있습니다.
본 기술은 4-hydroxybutyl acrylate(HBA) 또는 4-hydroxybutyl methacrylate(HBMA) 단량체를 가교제와 함께 전극 위에서 직접 광중합(in-situ)하여, 히드록시기(-OH)의 수소결합을 통해 점착력과 이온전도도를 높인 젤 고분자 전해질을 형성하는 기술입니다.
기존 액체 전해질은 누출과 화재 위험 등 안전성 문제가 있었습니다. 또한 통상적인 젤 고분자 전해질은 전극과의 접촉 면적이 작아 계면 저항이 발생하고, 유연 배터리에 필요한 충분한 점착성을 확보하기 어렵다는 한계가 있었습니다.
본 기술은 HBA 또는 HBMA 단량체와 아크릴레이트·메타크릴레이트 계열 가교제를 섞은 pre-gel 용액을 전극 위에 도포한 뒤 in-situ 중합하여, tanδ 1 이하의 점탄성 고체 젤 전해질을 얻도록 구성됩니다. 이렇게 형성된 전해질은 전극 파우더 사이 공간을 빈틈없이 채워 높은 점착성과 10^-3 S/cm 이상의 이온전도도를 나타냅니다. 플렉서블 배터리, 웨어러블 기기용 박형 전지, 누액 방지가 중요한 파우치형 리튬 이차전지 등에 적용될 수 있어 반복적인 굽힘에도 전극과 전해질이 들뜨지 않는 셀을 구현할 수 있습니다.
본 기술은 마그네슘, 칼슘 등 알칼리토금속이 층간에 삽입된 층상 바나듐 산화물 수화물(AxV2O5·y(H2O))을 전극 활물질로 사용하여 칼슘 이온(Ca²⁺)의 가역적인 탈·삽입을 가능하게 하는 기술입니다.
리튬 이온 전지용 양극 소재인 V2O5를 2가 이온인 칼슘 이온 전지에 그대로 쓰면 칼슘 이온의 삽입과 탈리가 원활하지 않아, 충·방전 자체가 불가능하거나 성능이 크게 제한되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 산성 수용액에서 V2O5와 알칼리토금속 염을 반응시켜, 알칼리토금속이 층 사이에 자리한 새로운 결정 구조의 AxV2O5·y(H2O)(x 0.1~2, y 0~9) 수화물 활물질을 합성함으로써 칼슘 이온이 오갈 수 있는 가역적 이동 경로를 확보하도록 구성됩니다. 리튬 자원 부담이 없는 칼슘 기반 대용량 에너지 저장장치, 수계 전해액을 쓰는 저비용 전지 등에 적용될 수 있어 매장량이 풍부한 칼슘을 활용한 차세대 다가 이온 전지의 상용화 가능성을 넓힐 수 있습니다.
본 기술은 Cmcm 공간군과 특정 격자 파라미터를 갖는 사방정계(Orthorhombic) V4O9을 리튬 이차전지 양극 활물질로 합성하고, 전구체인 V2O5의 입도를 조절해 전기화학적 성능을 끌어올리는 기술입니다.
기존 V4O9 바나듐 산화물은 주로 박막 형태로만 연구되어 벌크 소재로서 용량과 성능을 제대로 평가하기 어려운 한계가 있었습니다. 아울러 상용 양극재인 LiCoO2에 비해 에너지 밀도와 출력 특성을 개선해야 할 필요성이 남아 있었습니다.
본 기술은 옥살산과 V2O5를 반응시켜 전구체 입도를 조절한 뒤, 황(S)을 환원제로 섞어 진공 밀폐한 상태에서 350~450℃로 열처리하여 a 8.50~12.5Å, b 7.10~9.3Å, c 14.5~18.6Å의 격자 상수를 갖는 사방정계 V4O9을 합성하도록 구성됩니다. 코발트 사용을 줄이려는 리튬 이차전지 양극재, 바나듐계 대체 양극 소재 개발 등에 적용될 수 있어 희소 금속 의존도를 낮추면서 가역적인 충·방전 용량을 갖춘 분말형 양극 소재를 확보할 수 있습니다.
본 기술은 다공성 폴리올레핀 필름의 내부와 표면에 카테콜 아민계 고분자 또는 전도성 금속산화물로 이루어진 박막형 표면 개질층을 도입하여, 기공에 채워지는 무기 고체전해질과의 젖음성 및 계면 접착력을 극대화한 기술입니다.
기존 다공성 고분자 필름은 표면이 매끄럽고 젖음성이 낮아 무기 고체전해질이 잘 붙지 않는 문제가 있었습니다. 이 때문에 고온 같은 가혹 조건에서 계면이 박리되고 막 구조가 무너지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 폴리올레핀 필름의 기공과 표면에 1,000nm 이하 두께의 폴리도파민 등 카테콜 아민계 고분자나 Al2O3 등 전도성 금속산화물 코팅층을 먼저 형성하고, 그 위에 LPSCl계 황화물 고체전해질을 도포·압착해 하이브리드 막을 제조하도록 구성됩니다. 황화물계 전고체 전지의 대면적 박막 전해질, 롤투롤 공정 기반 전고체 셀 양산 등에 적용될 수 있어 얇은 전해질 층을 유지하면서도 고온 환경에서 박리 없는 견고한 막 구조를 확보할 수 있습니다.
본 기술은 리튬-황 전지의 방전 과정에서 생기는 리튬 폴리설파이드(LiPS)에 대해 최적의 바인딩 에너지를 갖도록 제어한 스피넬 구조의 코발트 기반 삼원계 산화물(XCo2O4) 나노입자를 도입하여, 리튬 설파이드(Li2S)의 3차원 성장을 유도하고 황 활용도를 극대화하는 기술입니다.
리튬-황 전지는 충방전 시 LiPS가 전해질에 녹아 셔틀 효과를 일으키고, 방전 중 생성되는 Li2S가 기판을 2차원으로 덮어 전극을 부동태화했습니다. 그 결과 황의 연속적인 전환이 막히면서 배터리 용량과 사이클 수명이 떨어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 코발트 산화물의 사면체 자리에 Mn, Zn, Ni, Cu 등을 치환한 스피넬형 XCo2O4 나노입자, 특히 MnCo2O4를 탄소나노튜브 같은 탄소 기반 호스트에 코팅해 LiPS와 4~8 eV 수준의 적절한 결합력을 부여하도록 구성됩니다. 고황 로딩 양극, 고출력 리튬-황 셀, 차세대 전기차·항공용 배터리에 적용될 수 있어 높은 전류와 황 함량 조건에서도 방전 용량과 사이클 안정성을 확보할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 황 전지에서 니켈 산화물(NiO), 마그네슘 산화물(MgO)처럼 리튬폴리설파이드(LiPS)를 약하게 흡착하는 금속 산화물과 공여수가 높은 전해질의 시너지를 이용해, Li2S를 3차원 미립자로 성장시키고 전극 표면이 고르지 않게 부동태화되는 현상을 막는 기술입니다.
리튬 황 전지는 충·방전 중 LiPS가 전해질에 쉽게 녹아 나오고 중간 생성물이 전기를 잘 통하지 않아 셔틀 효과가 발생했습니다. 여기에 방전 생성물인 Li2S가 2차원 막으로 쌓이며 전극 표면을 전기적으로 덮어 버려 황 활용도가 크게 제한되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 LiPS 흡착 에너지가 3.5 eV 미만인 NiO 또는 MgO를 캐소드에 도입하고, 공여수가 15 kcal/mol 이상인 LiNO3 등 제1 리튬염을 0.5~1.8 M 농도로 포함한 전해질을 함께 사용하도록 구성됩니다. 전기차·ESS용 고용량 셀, 경량화가 중요한 항공·모빌리티 배터리의 전해질·양극 설계에 적용될 수 있어 전류 전달 효율과 황 이용률을 최대한 끌어낼 수 있습니다.
본 기술은 수계아연이온전지(AZIB)용 양극재인 Zn3V2O7(OH)2·2H2O를 합성할 때 고온·고압의 수열합성법 대신, 소량의 물을 매개로 반응물 간 확산을 촉진하는 물 첨가 고상법(WASSR)을 도입하여 100℃ 이하의 저온에서 단일상 소재를 얻는 기술입니다.
기존 고성능 바나듐 산화물 양극 제조에 쓰이던 수열합성법은 나노구조 제어에는 유리하지만 고온·고압 공정이 필수적이었습니다. 이 때문에 대량 생산이 어렵고 경제성이 낮다는 문제가 있었습니다.
본 기술은 Zn(OH)2와 V2O5를 혼합한 뒤 소량의 증류수를 첨가하고, 밀폐 용기 내부의 증기압을 활용하여 75~85℃의 저온에서 반응시키도록 구성됩니다. 별도의 고온 열처리 없이 1회 합성으로 1g 이상의 고순도 단일상 소재를 얻을 수 있습니다. 대용량 수계 아연이온 ESS용 양극과 비가연성 수계 전지 양산 라인에 적용될 수 있어, 압력 용기 설비 없이도 양극 소재 생산 단가를 낮출 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 분말 회절 기반 결정구조 해석 및 전기화학 임피던스 분광법 기반 시상수 분석을 결합한 아연 이온전도체 구조-물성 상관관계 연구 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 용융환원처리된 폐배터리 합금을 산성 침출액으로 용해한 뒤, 철 분말에 의한 구리 치환, Fe(Ⅲ)의 다단계 용매 추출, 망간·코발트의 선택적 산화 침전, 니켈의 옥살레이트 침전을 순차적으로 수행하여 유가금속을 분리·회수하는 공정 기술입니다.
기존 습식 공정에서 사용되던 일부 추출제는 금속 선택성이 낮고 환경 유해성이 커 활용에 제약이 있었습니다. 또한 금속 이온 간 분리 효율이 떨어지고 미세 침전물이 생성되어 여과 공정이 까다롭다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 Fe(Ⅲ)을 제거한 여액에 NaClO 산화제를 투입하여 Mn(Ⅱ)을 MnO2로, Co(Ⅱ)를 Co2O3로 단계적으로 산화 침전시키고, 마지막으로 Ni(Ⅱ)를 옥살레이트와 반응시켜 NiC2O4로 침전시키도록 구성됩니다. 건식-습식 복합 배터리 리사이클링 플랜트와 니켈·코발트 전구체 원료 재생 사업에 적용될 수 있어, 금속별 고순도 중간산물을 순차적으로 확보하면서 유해 추출제 사용을 줄일 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 중대형 폐리튬이차전지 내 유가금속 회수를 위한 2000톤년 급 고온환원용융 상용화 및 농축분리 기술개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 공유 배터리 내부에 센서를 포함한 이력 기록 장치를 두어 배터리의 전기적·기계적 상태를 시계열로 수집하고, 플랫폼 서버가 이를 분석해 잔존 상태에 따른 차등 요금제와 사고 이력 기반 관리 서비스를 제공하는 기술입니다.
기존 배터리 관리 시스템(BMS)은 전기적 특성 모니터링에 치중되어 있었습니다. 이 때문에 공유 배터리가 겪는 충격, 온도, 습도 등의 사용 환경과 사고 이력을 정확히 파악하기 어려워 서비스 품질을 보증하거나 책임 소재를 가리는 데 한계가 존재했습니다.
본 기술은 IMU, 압력, 온도 센서 등에서 수집한 데이터가 임계치를 넘은 횟수를 카운팅해 상태정보로 만들고, 플랫폼 서버가 이를 바탕으로 배터리 잔존 상태(SOH)를 산출하도록 구성됩니다. 산출된 잔존 상태에 따라 대여료를 차등 적용하고 비정상 사용 시 추가 비용을 반영하며, 손상이 과도하면 소유권을 사용자에게 양도하는 관리 기능도 수행합니다. 전동 킥보드·전기자전거용 배터리 대여, 배터리 스와핑 스테이션, 휴대용 보조배터리 공유 서비스 등에 적용될 수 있어 사용자 과실에 따른 비용 분쟁을 데이터로 정리하고 공유 자산의 회수율을 높일 수 있습니다.
본 기술은 별도의 가교제 없이 감마선, 전자선 등 방사선을 조사하여 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 분자 간·분자 내 가교결합을 유도함으로써, 고분자의 결정화도를 낮추고 리튬 이온의 이동성을 극대화한 겔 형태의 고분자 전해질 제조 기술입니다.
기존 고분자 전해질에 쓰이는 고분자량 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)는 결정성이 높아 리튬 이온의 분절운동이 제한되므로 상온 이온전도도가 낮았습니다. 반면 저분자량 PEO는 리튬염과 함께 존재할 때 액체화되는 물리적 불안정성 문제가 있었습니다.
본 기술은 PEG를 용매에 용해한 뒤 방사선을 조사해 화학적 가교를 형성하여 결정성을 억제하고, 리튬염을 도핑해 상온에서도 높은 이온전도도와 기계적 강도를 함께 갖춘 겔 전해질을 구현하도록 구성됩니다. 이 전해질은 전고체 전지, 리튬 이차전지, 고분자 전해질 박막 등에 적용될 수 있어 가교제 잔류물이 남지 않는 청정 공정으로 누액 걱정 없는 고체형 셀 설계를 뒷받침합니다.
본 기술은 집전체 위에 원통형 메조 기공을 가진 판상형 다공성 실리카(pOMS)층을 형성하여, 전지 구동 중 리튬 이온이 기공을 통과해 실리카층과 집전체 사이에 고르게 전착되도록 함으로써 덴드라이트 성장을 물리적으로 억제하는 기술입니다.
리튬 금속 음극은 표면에 리튬이 불균일하게 전착되면서 덴드라이트가 자라고, 이 과정에서 전해질이 과도하게 소모되어 쿨롱 효율이 떨어지는 문제가 있었습니다. 그 결과 전지의 안전성이 위협받고 사이클 수명도 짧아지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 직경 2~50nm의 원통형 메조 기공을 갖는 육방정계 판상형 다공성 실리카로 절연성 실리카층을 만들고, 리튬이 이 기공을 지나 집전체 계면에 조밀하게 쌓이도록 구성됩니다. 차세대 리튬 금속전지, 무음극(anode-free) 셀, 드론·UAM용 고에너지 전원 등에 적용될 수 있어 두꺼운 보호층 없이도 에너지 밀도 손실을 최소화하면서 리튬 금속 음극의 사이클 수명을 늘릴 수 있습니다.
본 기술은 LTO, LFP 같은 저분극형 기준전극을 사용해 전위 측정 정확도를 높이고, 리튬 금속으로 된 제4의 전극을 함께 배치한 십자형 4전극 구조를 통해 기준전극의 사전 리튬화를 셀 분해 없이 시스템 안에서 바로 수행하는 기술입니다.
기존 3전극 시스템은 분극률이 높은 리튬 금속을 기준전극으로 사용하여 전위 측정의 정확도가 떨어지는 문제가 있었습니다. 더 정확한 LTO나 LFP 기준전극을 쓰려면 외부에서 사전 리튬화를 따로 진행한 뒤 셀을 다시 조립해야 해 작업이 번거롭고 시간 손실이 컸습니다.
본 기술은 외장부재의 네 면에 두 개의 측정 전극과 두 개의 기준전극을 십자형으로 마주 배치하고, 저분극형 제1기준전극부재와 리튬 금속 제2기준전극부재를 밀착해 충·방전기로 사전 리튬화한 뒤 측정 전극 쪽으로 전환해 전위를 측정하도록 구성됩니다. 배터리 소재 연구소의 전극별 전위 분석, 셀 간 성능 편차 진단, 양·음극 열화 원인 분리 평가 등에 적용될 수 있어 재조립 과정에서 생기는 오염과 편차 없이 양극과 음극의 전위를 각각 신뢰성 있게 추적할 수 있습니다.
본 기술은 비정질 질화규소(Si3N4-x) 분말과 마그네슘 등의 환원제를 혼합해 열처리함으로써 질소를 부분적으로 제거하고, 결정질 규소가 비정질 질화규소 매트릭스 안에 박혀 있는(embedded) 다공성 질화규소 복합체를 제조하는 기술입니다.
순수 규소 음극은 충·방전 과정에서 부피가 과도하게 팽창해 균열과 파손이 생기고, 계면 접촉 약화와 전해질 소모로 전지 수명이 단축되는 문제가 있었습니다. 또한 CVD 같은 기상 공정으로 질화규소를 만드는 방식은 공정 조건이 까다롭고 제조 비용이 높다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 비정질 질화규소 분말과 환원제 분말을 1:0.2~2 중량비로 섞어 환원제 융점보다 높은 온도에서 열처리해 결정질 규소를 생성하고, Mg3N2 등 반응 생성물을 식각으로 제거해 2~20nm 기공을 갖춘 다공성 구조를 형성하도록 구성됩니다. 비정질 상은 부피 팽창을 흡수하고 결정질 상은 높은 용량과 율속 특성을 담당합니다. 전기차용 고에너지 리튬 이차전지 음극, 실리콘-탄소 복합 음극재 양산 라인 등에 적용될 수 있어 고가의 기상 증착 설비 없이도 장수명 규소계 음극을 저비용으로 공급할 수 있습니다.
본 기술은 탄소질 입자 표면에 금속산화물을 코팅하고, 금속 양이온 도입과 열처리를 거쳐 금속산화물 내부에 비정질 상과 정질 상을 40:60 내지 60:40의 면적 비율로 공존시킴으로써 리튬-황 전지의 황 전환 반응 성능을 끌어올리는 기술입니다.
리튬-황 배터리는 충·방전 과정에서 리튬설파이드(Li2S)가 전극 표면에 2차원 필름 형태로 과도하게 쌓여 피막 효과를 일으켰습니다. 이로 인해 전류 효율이 떨어지고 황의 높은 이론 용량을 충분히 활용하지 못하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 금속산화물의 비정질 상과 정질 상을 특정 비율로 섞어 촉매 성능을 제어하고, Li2S가 필름이 아닌 3차원 입자 형태로 자라도록 유도하여 충전 시 Li2S가 잘 녹아 나오도록 구성됩니다. 차세대 고에너지밀도 배터리, 드론·UAM용 경량 전원, 장수명 에너지저장 셀의 양극 소재에 적용될 수 있어 방전 용량과 수명을 함께 개선할 수 있습니다.
