본 기술은 저가 전구체인 오산화바나듐(V2O5)을 촉매 반응기에서 포름산 환원제와 반응시켜 3.5가 바나듐 전해액을 제조하는 기술입니다. 반응 중 소모되는 수소이온을 보충하기 위해 산성 용액을 관계식(3A < W < 8A)에 따라 추가 주입하여 pH 변화를 억제하고 이온 투과에 의한 성능 저하를 방지합니다.
VOSO4보다 저렴한 오산화바나듐으로 3.5가 전해액을 만들면 환원 과정에서 다량의 수소이온이 소모되어 pH가 상승하는 문제가 있었습니다. 그 결과 전해액 점도가 낮아지고 이온 선택성 막을 통한 바나듐 이온 크로스오버가 심해져 용량 불균형과 에너지 밀도, 전류 효율의 급격한 저하가 발생했습니다.
본 기술은 오산화바나듐(A mole)을 환원제와 반응시킬 때 촉매 반응 전 또는 후에 수소이온(W mole)을 포함하는 제2 산성 용액을 3A < W < 8A, 바람직하게는 5A ≤ W ≤ 6A 비율로 추가하여 반응 전후의 pH 균형을 유지하도록 구성됩니다. 대용량 바나듐 레독스 흐름전지 ESS, 재생에너지 연계 저장 설비, 전해액 리밸런싱 공정 등에 적용될 수 있어 저가 원료를 쓰면서도 크로스오버로 인한 장기 용량 감쇠를 억제할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 초임계 소재 산업기술거점센터 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 고분자 전해질(Polyelectrolyte), 아크릴레이트 계열 호스트 고분자, 가교제, 광 개시제를 포함하는 수계 조성물을 도포한 뒤 자외선(UV)을 조사하여 필름 형태의 고체 전해질 매트릭스를 형성하는 기술입니다.
기존 졸-겔 공법이나 열 경화 방식은 조성물의 점도가 낮아 대면적 롤 투 롤(Roll-to-Roll) 코팅이 어려웠습니다. 또한 유기 용매 사용에 따른 환경적 제약과 복잡한 봉지(Encapsulation) 공정이 필요하다는 기술적 한계가 있었습니다.
본 기술은 물 기반 용매로 친환경성을 확보하고 고분자 전해질의 높은 점도를 활용해 대면적 코팅을 구현하며, 자외선 경화로 공정 시간을 단축하도록 구성됩니다. 아크릴레이트 호스트와 PSSA의 배합비 및 분자량을 조절하여 1×10^-3 S/cm 이상의 이온 전도도와 80% 이상의 투과도를 달성합니다. 전기변색 스마트 윈도우, 투명 박막전지, 플렉서블 이온 소자 등에 적용될 수 있어 수 초 단위의 UV 조사만으로 연속 롤 공정 생산이 가능해집니다.
본 발명은 산업통상자원부의 유기전자소재 기반 UV/IR 차단 및 투과율 35% 가변 기술을 갖는 에너지 절감형 대면적 스마트 필름 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 배터리 모듈의 음극 탭과 양극 탭 위치에 맞춰 하우징 내부에 돌출부와 홈부를 형성하는 구조 설계 기술입니다. 냉각 유체의 유속과 유량을 높이고 난류를 발생시켜 탭 주변의 국부 발열을 효율적으로 냉각합니다.
배터리 모듈의 전극 탭은 충·방전 시 열이 집중되는 부위였습니다. 그러나 기존의 단순 냉각 유체 주입 방식은 이러한 국부 발열 특성을 고려하지 못해 냉각 효율이 낮았고, 셀 사이에 온도 편차가 생기는 문제가 있었습니다.
본 기술은 하우징 내부에 전극 탭을 수용하는 돌출부를 두어 냉각 유체가 부딪히도록 하고, 하부에는 모듈 사이마다 유체를 위로 밀어 올리는 격벽 역할의 홈부를 배치하며, 두 구조를 유동 방향을 따라 교차 배치하도록 구성됩니다. 전기차 배터리 팩, 액침 냉각형 ESS 랙, 고출력 전동공구 팩 등에 적용될 수 있어 탭 부위의 열 집중을 해소하고 셀 간 온도 균일도를 확보할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 고수율/고선택성/고안정성 이종합금촉매 기반 탄소중립형 건식 개질 반응 메커니즘 규명 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 3차원 그물형 네트워크 구조의 다공성 실리콘옥시카바이드(SiOC)를 만들기 위한 중간체로서, 선형 폴리실록산 주쇄 사이에 케이지(cage) 구조의 POSS 모이어티를 도입해 열분해 후 SiOC 매트릭스 안에 균일한 나노 공극이 형성되도록 하는 기술입니다.
기존 실리콘계 음극활물질은 리튬화 과정에서 300~400%에 이르는 부피 팽창이 일어나 입자가 물리적으로 파단되고 입자 간 접촉이 끊어졌습니다. 또한 SEI 층이 과도하게 형성되면서 전기화학적 성능이 퇴화하는 문제가 있었습니다.
본 기술은 선형 폴리실록산, 방향족 화합물, POSS 모이어티를 수소규소화 반응시켜 유기규소 결합으로 가교된 중간체를 합성한 뒤 열분해하여 다공성 SiOC 구조를 형성하며, POSS의 입체 장애가 탄소 클러스터 성장을 막고 매트릭스 내부에 다수의 공극을 만들어 이온 확산 경로를 확보하도록 구성됩니다. 고용량 실리콘계 음극을 요구하는 스마트폰·노트북 배터리와 장거리 전기차 셀에 적용될 수 있어 흑연 대비 높은 용량을 확보하면서도 팽창으로 인한 전극 들뜸을 완화할 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 생체모방 나노센서시스템 연구 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬(Li), +4 산화수를 갖는 전이금속(Zr 등), 할로겐 원소로 구성되어 대기 안정성과 이온 전도도를 함께 확보한 유리-세라믹 구조의 리튬 할라이드계 고체전해질입니다.
기존 황화물계 고체전해질은 대기 중에서 쉽게 열화되는 낮은 안정성 문제가 있었습니다. 할라이드계 대안 역시 In, Y 같은 고가 희소금속을 사용해야 해 제조 원가가 높고 대량 생산이 어렵다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 매장량이 풍부하고 가격이 저렴한 +4 산화수 전이금속인 Zr을 기반으로 Li2ZrCl6 조성의 고체전해질을 합성하며, 볼밀 등 기계적 밀링에 의한 고상법 또는 유기 용매를 이용한 습식법으로 제조하도록 구성됩니다. 전기차용 전고체 배터리의 양극 복합층과 고체전해질층, 대량 생산형 전고체 셀 파일럿 라인에 적용될 수 있어 드라이룸 관리 부담과 원재료 비용을 동시에 줄일 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 고안정성 상온작동 소듐 전고체전지를 위한 고이온전도성 용액공정 가능 황화물계 고체전해질 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 5V급 스피넬 구조 양극활물질(LiNixMny-αM1αO4-βM2β)에 Nb, Mo, Ta, W 같은 고가수 금속(M1)과 F, Cl 같은 음이온(M2)을 복합 도핑하여 Mn의 평균 산화가수를 3.5 이상 4 미만으로 정밀하게 제어함으로써 구조적 안정성과 수명 특성을 개선하는 기술입니다.
기존 스피넬 구조 양극활물질(LiMn2O4)은 고전압 충방전 시 망간이 용출되면서 구조가 붕괴되고 방전 용량이 낮았습니다. 또한 충방전 횟수가 늘어날수록 성능이 급격히 열화되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 습식 공침 단계에서 +5 또는 +6가 전이금속(M1)을 전구체에 도핑하고, 건식 볼밀 공정으로 음이온(M2)을 추가 도핑하여 Mn3+ 함량을 0.3%~3.38% 범위로 맞춤으로써 결정 구조를 안정화하고 표면 열화를 억제하도록 구성됩니다. 코발트 없는 고전압 전기차 배터리, 고출력 전동공구, 하이브리드 차량용 셀에 적용될 수 있어 희소 금속 의존도를 줄이면서 5V급 작동 영역에서의 내구성을 확보할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 인터페이스 최적화 맞춤형 rod-shape 이차전지소재 원천 및 상용화기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬-황 전지 양극 안에 산 촉매로 작용하는 WO3/ZrO2 복합체를 도입하여, 황 함유 물질의 활성화를 촉진하고 충방전 중 생성되는 리튬 폴리설파이드가 전해액으로 녹아 나오는 것을 억제하는 기술입니다.
리튬-황 전지는 양극 활물질인 황의 이용률이 낮고, 중간 생성물인 리튬 폴리설파이드가 유기 전해액에 녹아 양극 소재가 손실되며 수명이 줄어드는 문제가 있었습니다. 더불어 황의 낮은 전기전도도로 인해 저온 특성이 떨어지는 한계도 존재했습니다.
본 기술은 WO3와 ZrO2의 금속 몰비를 2.5:7.5~3.5:6.5로 맞춘 산 촉매를 양극 활물질 및 탄소 물질과 섞어 가압 성형한 프리스탠딩 필름으로 제조하며, 이 촉매가 루이스 산-염기 상호작용으로 폴리설파이드를 흡착하고 황의 산화-환원 반응을 중개하도록 구성됩니다. 집전체 없이 쓰는 경량 리튬-황 파우치셀, 웨어러블 전원, 한랭지 휴대용 장비에 적용될 수 있어 저온에서도 황 활용률을 끌어올려 실사용 용량을 늘릴 수 있습니다.
본 기술은 이산화황(SO2) 기반 무기 액체 전해질과의 친화성을 높이기 위해, 다공성 분리막의 양면에 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 등 친수성 고분자를 정해진 두께로 코팅하여 전해질 젖음성을 향상시킨 리튬이차전지용 분리막 기술입니다.
기존 폴리올레핀 분리막은 이산화황 기반 무기 액체 전해질에 대한 젖음성이 낮아 전해질이 충분히 함침되지 않았고, 이 때문에 전지 성능이 떨어지고 사이클 수명이 짧아지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 폴리에틸렌 등 다공성 기재의 양면에 PEO 등 고분자 소재를 1~10 ㎛ 두께로 코팅해 무기 액체 전해질에 대한 젖음성을 최적화함으로써 충방전 효율과 저온 구동 안정성을 개선하도록 구성됩니다. 불연성 무기 전해질을 채택한 고안전 리튬 이차전지, 극지·고산 지역 장비용 전원, 특수 목적 에너지 저장 소자에 적용될 수 있어 영하 환경에서도 전해질 함침 불량 없이 안정적으로 구동됩니다.
본 발명은 산업통상자원부의 다중 분산형 태양광 발전 및 에너지저장 시스템을 위한 지능형 배터리 제어 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬 이온 배터리의 물리적 반응을 해석하는 P2D 등 고차원 편미분 방정식 기반 모델을 효율적으로 풀기 위해, 비선형항을 테일러 근사로 선형화하고 행렬을 LU 분해하여 연산 복잡도를 크게 낮추는 수치 해석 기법입니다.
기존 P2D 모델은 전지 내부 상태를 정밀하게 표현할 수 있지만 계산 비용이 매우 높은 문제가 있었습니다. 특히 전극 차원이 높아질수록 연산량이 격자수의 4승 이상으로 급증해 BMS에서 내부 상태를 실시간으로 예측하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 모델 방정식들을 타임 스텝 기반 차분 방정식으로 변환하고, 비선형항 벡터를 테일러 근사로 선형화해 반복 계산을 피하며, 행렬을 LU 분해해 독립 연산으로 분리하도록 구성됩니다. 고차원 행렬에는 근사 분해법(Approximate factorization)을 적용해 계산 복잡도를 O(n^9)에서 O(n^3) 수준으로 줄입니다. 차량용 BMS의 온보드 전기화학 모델, 셀 설계용 디지털 트윈 및 급속충전 프로파일 최적화 소프트웨어에 적용될 수 있어 저사양 임베디드 프로세서에서도 리튬 농도와 전위 분포를 실시간 추적할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 응용해석 및 계산 센터 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 반상호침투 고분자 네트워크(semi-IPN) 안에 박리된 유기화 점토광물(몬모릴로나이트)을 분산시켜 전해질의 기계적 강도와 이온 전도도를 동시에 개선하고, 리튬·소듐 덴드라이트 성장을 억제하는 고체 전해질 기술입니다.
기존 겔 폴리머 전해질(GPE)은 이온 전도도를 높이려고 액체 함량을 늘리면 기계적 강도가 떨어지는 상충 관계가 있었습니다. 또한 리튬 금속 음극과 함께 사용하면 덴드라이트가 형성되어 안정성이 저하되고 사이클 수명이 짧아지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 가교 고분자 ETPTA와 비가교 고분자 PVdF-HFP로 이루어진 semi-IPN 매트릭스에 박리된 유기화 몬모릴로나이트 1~3중량부를 분산시킨 나노복합체 구조를 도입하도록 구성됩니다. 점토의 높은 종횡비와 유전율이 고분자 사슬의 유연성을 높여 유리전이온도를 낮추고 리튬 이온 전이수를 끌어올려 균일한 이온 증착을 유도합니다. 리튬금속전지와 소듐 이온 전지 모두에 적용될 수 있어 저렴한 천연 점토 소량 첨가만으로 자외선 경화형 박막 전해질의 내구성을 확보하는 효과가 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 하이퍼 이온 이송 채널 기반 초이온 전도성 유연 소재 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 칼륨 이온 전지의 음극 활물질로 황화구리인(Cu3PS4) 나노결정을 합성하고, 여기에 코발트(Co)를 도핑하면서 CNT 등 탄소계 도전재와 물리적으로 복합화하여 전기화학적 특성을 개선하는 기술입니다.
기존 칼륨 이온 전지용 음극 소재는 크기가 큰 칼륨 이온이 반복적으로 삽입·탈리되는 과정에서 사이클링 안정성이 낮고, 율 특성(rate capability)이 부족한 문제가 있었습니다.
본 기술은 Cu, P, S 분말을 볼-밀링해 Cu3PS4 나노입자를 합성한 다음, 이를 코발트 분말 및 CNT 등 탄소계 도전재와 함께 다시 볼-밀링하여 코발트가 도핑된 복합 음극 구조를 형성함으로써 칼륨 이온의 가역적 삽입·탈리 효율과 전극 안정성을 높이도록 구성됩니다. 리튬 자원 의존도를 낮춘 칼륨 이온 기반 대용량 에너지저장장치(ESS)와 저가형 그리드 보조 전원에 적용될 수 있어 용매 없는 기계적 합성만으로 음극재를 대량 공급할 수 있다는 이점이 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 층상 및 터널구조 안정화를 통한 나트륨 및 칼륨 이온전지용 고용량 장수명 금속 황인화물 음극소재 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬 금속 음극을 쓰는 이차전지에서 질산마그네슘(Mg(NO3)2)을 카보네이트계 전해액 첨가제로 사용해, 음극 표면에 Li-Mg 합금과 LiF, LiNxOy로 구성된 고강도 보호막(SEI)을 만들고 리튬 이온의 용매화 구조를 제어함으로써 덴드라이트 성장을 억제하는 기술입니다.
리튬 금속 음극은 리튬이 불균일하게 증착되면서 덴드라이트가 자라고, 전해질과의 부반응으로 표면이 열화되어 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었습니다. 특히 고전압 구동 시에는 기존 에테르계 전해액이 불안정해 적용에 한계가 존재했습니다.
본 기술은 질산마그네슘을 EMC와 FEC 같은 사슬형 및 환상 카보네이트 혼합 용매에 녹여 전해액으로 사용함으로써 리튬 이온의 용매화 구조를 바꾸고, 충방전 중 Mg 이온과 질산 이온이 리튬과 반응해 구형 리튬 증착과 함께 Li3Mg7 합금, LiF, LiNxOy로 이루어진 무기계 보호막을 음극 표면에 형성하도록 구성됩니다. 4V급 고전압 양극과 짝을 이루는 리튬 금속 전지, 고에너지 파우치셀, 차세대 전기차용 셀의 전해액 설계에 적용될 수 있어 기존 카보네이트 전해액 공정을 그대로 활용하면서 리튬 금속 음극의 충방전 효율을 높일 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 자연적 유/무기 복합 막 생성반응 설계에 기반한 고 에너지 밀도 리튬 메탈 전지 핵심 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 나트륨 이차전지의 층상 구조 산화물 양극활물질에서 나트륨층에 칼슘(Ca)을 도핑하여, 고전압 충·방전 중 나타나는 결정 구조 불안정을 억제하고 사이클 특성을 향상시키는 기술입니다.
나트륨 이차전지용 층상 복합금속산화물 양극활물질은 고전압 충·방전 시 나트륨 이온의 탈리와 삽입이 반복되면서 결정 구조가 변형되거나 불안정해졌고, 이로 인해 용량 유지율과 수명 특성이 저하되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 Na1-2xCax[(NiyCozMn1-y-z)]O2 (0.007≤x≤0.02) 조성의 양극활물질을 채택하고 칼슘을 나트륨층 내부에 도핑해 결정 구조를 안정화함으로써 4.0V를 넘는 고전압 구동 조건에서도 구조적 무결성이 유지되도록 구성됩니다. 재생에너지 연계 ESS, 전기 이륜차, 저속 전기차용 나트륨 이온 배터리에 적용될 수 있어 작동 전압 상한을 4.3V까지 끌어올려 셀당 에너지를 늘리는 효과를 기대할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 차세대 리튬이온전지 GET-Future 연구실 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 수열합성법으로 만든 나노 크기 1차 입자가 응집된 마이크로 크기의 구형 이산화티탄(TiO2) 입자 표면에 5~10 중량%의 탄소를 균일하게 코팅하여, 전기전도성과 나트륨 이온 반응성을 높인 음극활물질 제조 기술입니다.
기존 나트륨 이차전지용 음극 소재는 나트륨 이온의 큰 크기 탓에 이동 속도가 느리고 가역 용량이 낮았습니다. 또한 용량이 급격히 퇴화하고 탭밀도가 낮아 에너지 밀도가 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 사염화티타늄(TiCl4) 전구체, 우레아 가수분해제, 구형화제를 사용한 수열합성으로 1차 입자 제어가 쉬운 구형 2차 입자 TiO2를 얻은 다음, 수크로스 기반 열처리로 표면에 탄소를 고르게 입혀 전자전도도와 탭밀도(0.8~1.2 g/㎤)를 함께 개선하도록 구성됩니다. 리튬 자원 의존도를 낮추려는 저가형 전력저장장치와 가정용 축전 시스템의 나트륨 이온전지 음극에 적용될 수 있어 체적당 저장 용량을 확보하면서 소재 원가 부담도 덜 수 있습니다.
본 기술은 금속 전극 위에 폴리카테콜(예: 폴리도파민)로 표면을 코팅한 탄소 입자와 바인더로 이루어진 보호층을 형성하고, 바인더와 코팅층 사이의 수소 결합으로 구조적 안정성을 확보하여 금속 전극의 표면 부반응과 덴드라이트 성장을 물리적으로 억제하는 기술입니다.
기존 보호막은 알칼리 금속 덴드라이트를 눌러 줄 만큼의 강성이 부족했고, 이온 전도도 저하와 불균일한 도포 때문에 전해질과 금속 전극 사이의 부반응을 완전히 차단하지 못해 전지 수명이 짧아지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 폴리카테콜 코팅 탄소 입자를 알칼리 금속 이온 전도성 바인더 안에 분산시켜 보호층을 만들고, 코팅층과 바인더 간 수소 결합으로 보호층 붕괴를 막으면서 균일한 기공 분포를 유도해 리튬 이온 플럭스 밀도를 낮추고 금속이 고르게 적층되도록 구성됩니다. 리튬 금속 전지, 리튬-공기 전지, 리튬-황 전지 등 알칼리 금속 음극을 사용하는 차세대 고에너지 셀에 적용될 수 있어 음극 두께를 줄이면서도 반복 충방전 시 단락 위험을 낮출 수 있습니다.
