본 기술은 전기방사법으로 제조된 다공성 매트 구조체에 리튬친화성 금속(Ag 등)을 코팅하고, 바인더를 도포한 뒤 리튬을 전기화학적으로 합금화 및 플레이팅하여 연신 시에도 낮은 면 저항과 높은 구조적 안정성을 유지하는 리튬 금속 전극 제조 기술입니다.
리튬 금속 전극의 반복적인 충·방전 과정에서 발생하는 수지상 성장(Dendrite)으로 인한 효율 저하, 내부 단락 및 화재 위험성, 그리고 유연/신축성 전극 구현 시 연신에 따른 전기 저항 증가 및 물리적 복원력 부족 문제 문제가 있었습니다.
본 기술은 신축성 공중합체(SBS 등) 기반의 다공성 매트 구조체를 제1 구조체로 형성하고, 여기에 은(Ag)과 같은 리튬친화성 금속 코팅과 바인더 도포를 통해 리튬 이온 이동 경로를 확보 및 구조를 안정화함함으로써, 이차전지의 안정성과 수명 특성을 개선하는 방향으로 응용될 수 있습니다.
본 기술은 리튬 과량 층상구조 복합 활물질의 결정 구조 내에서 리튬층과 전이금속층의 적층 규칙성을 향상시키기 위해, 특정 XRD 피크 강도 비율(I(20)/I(18)≥0.1, I(22)/I(20)≥0.78)과 초격자 피크(020, 110)의 반가폭(FWHM)을 특정 범위로 제어함으로써 산소 방출 반응을 억제하고 가역적인 음이온 산화환원 반응을 극대화하는 기술입니다.
기존 리튬 과량 층상구조 양극활물질은 첫 충전 시 산소 발생에 따른 구조적 불안정성과 적층 결함(stacking fault)으로 인해 높은 비가역 용량이 발생하며, 이로 인해 방전 용량 및 에너지 용량 향상에 한계가 있음 문제가 있었습니다.
본 기술은 판상(plate-like) 전이금속 전구체를 사용하여 합성 시 리튬층과 전이금속층의 규칙적인 배열을 유도하고, 열처리 후 급속 냉각(quenching)을 수행하여 고온에서의 안정상을 상온까지 유지함으로써, 결정 구조의 장거리 규칙성(Long-range order)을 극대화하여 구조적 안정성을 확보함으로써, 리튬 이차전지 양극 소재에서 요구되는 특성을 안정적으로 확보하는 데 활용될 수 있습니다.
본 기술은 양극에 조해성 물질(deliquescent material)을 포함시켜 공기 중의 수분을 흡착함으로써, 방전 생성물(수산화물, 탄산화물 등)을 용해시켜 이온 전도성을 갖는 액상 전해질(catholyte)을 계내(in-situ) 형성하고, 이를 통해 충방전 분극을 낮추고 가역성을 향상시키는 기술입니다.
기존 금속-공기 전지는 공기 중의 수분 및 이산화탄소로 인해 형성된 방전 생성물(수산화물, 탄산화물 등)의 높은 분극(polarization)으로 인해 성능이 저하되거나, 액체 전해질의 화학적 불안정성으로 장기 구동이 어려움 문제가 있었습니다.
본 기술은 공기에 안정한 고체 전해질을 사용하고, 양극 내 조해성 물질(NaOH, KOH, CaCl2 등)을 주입하여 흡착된 수분이 방전 생성물을 용해시키도록 구성함으로써, 차세대 리튬 이차전지 양극 소재 개발에 실질적인 해법을 제시할 수 있습니다.
본 기술은 층상구조 양극재 내 전이금속 격자의 HOMO-LUMO 에너지 밴드 갭을 조절하거나, 도핑 및 공정 제어를 통해 격자 내 진동 결합(vibronic coupling)을 완화하여, 원자 결합 구조를 안정화하는 기술입니다.
층상계 양극 산화물에서 발생하는 유사 얀-텔러(Pseudo Jahn-Teller) 효과로 인해 중심 원자의 위치 이탈, 원자 간 결합 길이 불균형, 격자 회전 등 구조적 불안정성이 초래되어, 충·방전 반복 시 용량 감소 및 수명 열화가 발생하는 문제 문제가 있었습니다.
본 기술은 1) 제1 산화물의 격자 구조를 가공하여 HOMO-LUMO 밴드 갭을 증가시키거나 원소를 도핑하여 진동 결합 강도를 감소시킨 제2 산화물 제공함으로써, 리튬 이차전지 양극 소재 연구·개발 현장에서 폭넓게 응용될 여지가 있습니다.
본 기술은 실리콘과 같은 고용량 음극활물질의 충방전 시 발생하는 부피 팽창을 효과적으로 제어하기 위해, 피브린(fibrin) 단백질의 3차원 네트워크 구조와 알긴산의 응력 완화 능력을 조합한 수용성 바인더 기술입니다.
실리콘 음극활물질은 높은 저장 용량을 가지나 충방전 사이클 동안 발생하는 거대한 부피 변화로 인해 전극 내 균열이 발생하고 활물질이 박리되어 사이클 수명이 단축되는 문제점이 있었습니다.
본 기술은 피브린과 알긴산을 1:5 내지 5:1 중량비로 혼합하여 상호 침투 구조(IPN) 또는 반 상호 침투 구조를 형성하고, 양이온(2가 또는 3가)을 첨가하여 이온성 가교 결합을 유도함으로써, 전극의 기계적 강성과 응력 완화 능력을 최적화한 수용성 바인더 및 이를 이용한 음극 제조 방법함으로써, 이차전지 음극 소재의 신뢰성과 효율을 동시에 향상시키는 데 적합합니다.
본 기술은 박리 맥신(MXene)을 금속 산화물(예: MnFe2O4) 입자 표면에 코팅하여 물리적 보호층을 형성함으로써, 충·방전 시 전극 활물질의 팽창·수축에 의한 균열과 분쇄를 억제하고 도전성을 향상시키는 기술입니다.
전극 활물질의 반복적인 충·방전 과정에서 발생하는 부피 팽창 및 수축으로 인한 기계적 응력이 전극의 균열, 분쇄 및 전기적 접촉 손실을 초래하여 장기 주기 안정성 및 수명 특성이 저하되는 문제 문제가 있었습니다.
본 기술은 Ti3C2Tx 맥신 군집체를 박리한 후, 수열합성으로 제조된 금속 산화물 입자와 혼합하여 교반 코팅하고 동결 건조하는 공정을 통해, 금속 산화물 표면에 0.1~10nm 두께의 맥신층이 형성된 복합체를 제조하여 기계적 강도와 전도성을 확보함으로써, 이차전지의 상용 경쟁력 확보에 실질적으로 보탬이 될 수 있습니다.
본 기술은 다공성 유기 고분자(POP)의 기공 내 술폰기(-SO3H)를 도입한 후, 이온 교환 공정을 통해 술폰기의 양성자(H+)를 아연 이온(Zn2+)으로 치환하여 아연 이온의 전도성을 극대화한 고체 전해질 소재 기술입니다.
아연 배터리는 리튬 배터리 대비 원자재 고갈 및 위험성 측면에서 장점이 있으나, 전해질 내 2가 양이온인 아연 이온의 낮은 전도도와 이를 뒷받침할 고체 전해질 소재 연구의 미비함 문제가 있었습니다.
본 기술은 다중 후합성 기능화(multi-post-synthetic functionalization)를 통해 다공성 유기 고분자 구조에 술폰기를 고밀도로 도입하고, 이를 아연염 수용액과 반응시켜 이온 교환을 수행함으로써 고성능 아연 이온 전도체(제2 다공성 유기 고분자)를 제조함으로써, 이차전지 전해질에 도입되어 공정 단순화와 비용 절감에 기여할 수 있습니다.
본 기술은 폐전지 활물질 침출액으로부터 리튬 이온을 선택적으로 추출(제1 흐름 전극 모듈)하고, 전기적 반발력을 통해 이를 회수(제2 흐름 전극 모듈)하는 흐름 전극 축전식 탈염(FCDI) 기반의 연속 공정 시스템입니다.
기존 폐전지 리튬 회수 방식인 건식 및 습식 야금 공정은 고온 처리와 다량의 화학약품 사용으로 인한 높은 에너지 소비, 환경 오염 문제, 복잡한 후처리 공정 등의 기술적 한계가 있음 문제가 있었습니다.
본 기술은 망간 옥사이드(Manganese Oxide) 흡착제가 포함된 흐름 전극과 이온 교환막(양이온/음이온/양극성)이 구비된 다단계 흐름 전극 모듈을 이용하여, 고온 공정 없이 전기적 인력/반발력만으로 리튬 이온을 선택적으로 추출·회수하고 황산 이온을 재활용하는 연속식 전기화학 장치 구성함으로써, 차세대 자원 순환·재활용 개발에 실질적인 해법을 제시할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 포일 대신 리튬 분말, 고체 전해질(이온전도성 세라믹 + 리튬염 함유 전도성 고분자), 그리고 전도체를 특정 비율로 혼합한 복합 음극층을 사용하여 계면 접촉을 향상시키는 기술입니다.
기존 리튬 포일 기반 음극은 고체 전해질과의 접촉력이 낮고, 리튬 포일의 두께 조절 한계(100μm 이하 제어 어려움)로 인해 셀 에너지 밀도가 낮으며, 충방전 시 덴드라이트 성장 및 계면 저항 증가로 인한 전지 수명 단축 및 안전성 문제가 있었습니다.
본 기술은 리튬 분말(10~40㎛), 이온전도성 세라믹, 리튬염을 포함하는 전도성 고분자, 전도체를 특정 혼합비(40:40:10:10 ~ 40:20:20:20)로 조성한 슬러리를 캐스팅 공법으로 음극 집전체 상에 도포하여 3차원 계면 접촉을 구현하고, 전극 두께를 용이하게 제어함으로써, 이차전지 음극 소재 분야의 소재 경쟁력을 높이는 데 기여할 수 있습니다.
본 기술은 본 발명은 폴디드 핀(Folded-fin) 형태의 유로 플레이트를 적용하여 냉각수가 제1 골을 따라 일 방향으로 흐른 뒤 리턴 플레넘을 거쳐 제2 골을 따라 반대 방향으로 흐르는 대향류(Counter-flow) 구조를 구현함으로써, 냉각판 전체의 온도 균일성을 확보하는 기술임 기술입니다.
기존의 서펜타인 채널이나 롤-본드 방식은 냉각 유체의 유동 방향에 따라 온도가 증가하여 온도 불균일성 문제가 발생하며, 이는 배터리 셀의 효율 저하 및 열관리 성능 감소를 유발함 문제가 있었습니다.
본 기술은 유로 플레이트 양측에 가로 방향으로 교대 형성된 제1 골과 제2 골, 이를 차폐하는 상/하부 케이스, 유입/배출 공간을 분리하는 입출구 플레넘과 구획판을 구성함으로써, 차세대 배터리 열관리·안전 시스템 개발에 실질적인 해법을 제시할 수 있습니다.
본 기술은 절연성 직물 지지체 표면에 다층으로 적층된 탄소나노튜브(CNT) 어셈블리와 금속 나노입자를 도입하여 전기 전도성을 확보하고, 그 위에 전기도금법으로 구리층을 형성하여 기계적 유연성과 전기화학적 안정성을 동시에 갖춘 3차원 구조의 음극집전체 구현 기술입니다.
기존 비다공성 금속 포일 집전체는 기계적 유연성 및 속도 성능이 낮고, 기존 전도성 직물 집전체는 낮은 전기 전도도, 높은 접촉 저항 및 계면 결합력 부족으로 인해 장기 안정성 및 전기화학적 성능이 제한됨 문제가 있었습니다.
본 기술은 직물 지지체에 탄소나노튜브와 금속 나노입자를 층별 조립(LbL) 및 수소 결합으로 기능화하여 표면 처리한 후, 100~500 mA/cm² 조건에서 구리를 전기도금하여 균일한 금속 도금층을 형성함으로써, 이차전지 음극 소재의 상용 경쟁력 확보에 실질적으로 보탬이 될 수 있습니다.
본 기술은 리튬 이온 수송 능력이 우수한 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 블록과 폴리설파이드 포집 능력 및 기계적 강도가 뛰어난 폴리비닐카테콜(P4VC) 블록을 공유결합으로 연결한 블록공중합체 바인더를 황전극에 적용하여 전지의 전기화학적 안정성과 구조적 건전성을 확보함 기술입니다.
리튬-황 전지 구동 시 발생하는 폴리설파이드 셔틀 현상, 황의 절연 특성으로 인한 느린 율속 특성, 충·방전 중 활물질의 급격한 부피 변화로 인한 전극 구조 붕괴 및 수명 저하 문제가 있었습니다.
본 기술은 공유결합된 PEO-b-P4VC 블록공중합체를 바인더로 사용하여, 분자 간 수소결합을 통해 전극의 기계적 탄성을 높이고 리튬 이온 전도도를 향상시킴함으로써, 리튬-황 전지의 상용 경쟁력 확보에 실질적으로 보탬이 될 수 있습니다.
본 기술은 리튬 과량 금속 산화물의 결정 구조 내에 리튬 공공(Li vacancy)을 형성시킨 후, 특정 온도에서 열처리를 수행하여 전이금속(M, M')의 확산 및 재분포를 유도함으로써, 초기 충·방전 시 산소 산화/환원 반응의 가역성을 극대화하는 기술입니다.
리튬 과량 양극재는 초기 충전 시 4.4~4.6V 영역에서 비가역적인 산소 가스 발생 및 구조 붕괴가 일어나, 높은 이론 용량에 비해 실제 가역 용량이 낮고 사이클 안정성이 떨어지는 문제점이 있었습니다.
본 기술은 전체 리튬 함량의 10~30 mol%를 화학적 또는 전기화학적으로 탈리튬화하여 구조적 안정성을 유지하면서 리튬 공공을 생성하고, 이후 50~300℃에서 6~24시간 동안 열처리를 수행하여 활성도를 높이는 공정함으로써, 리튬 이차전지 양극 소재에서 요구되는 특성을 안정적으로 확보하는 데 활용될 수 있습니다.
본 기술은 기존의 3 서킷 추출 및 결정화 공정을 생략하고, 특정 pH 및 유기/수용액비(O/A ratio) 조건에서 D2EHPA와 Versatic Acid-10 추출제를 사용하여 니켈과 코발트를 동시에 추출 및 분리하는 2 서킷 공정 기술입니다.
기존 3 서킷 공정은 약 45~60단의 혼합침강조가 필요하여 설비 투자비가 높고, 결정화 단계 추가로 인한 공정비 상승, pH 조절액 소모 과다 및 공정폐수 발생량이 많다는 문제점이 있었습니다.
본 기술은 1서킷(불순물 제거) 및 2서킷(니켈/코발트 추출)으로 공정을 단순화하고, 각 단계별 최적화된 pH 범위(1서킷 추출 3.4~3.6, 2서킷 추출 6.2~6.4 등)와 O/A비를 적용하여 결정화 공정 없이도 고순도의 니켈/코발트 혼합용액을 제조함으로써, 차세대 리튬 이차전지 양극 소재 개발에 실질적인 해법을 제시할 수 있습니다.
본 기술은 분리막의 양면 또는 일면에 소수성인 플루오린화 그래핀 옥사이드(FGO) 코팅층을 도입하여, 리튬 금속 전극으로부터 방출된 리튬 이온과 반응해 리튬 플루오라이드(LiF)를 형성함으로써 덴드라이트 성장을 억제하고 계면 안정성을 높이는 기술입니다.
리튬금속 음극 사용 시 전해액과의 부반응으로 인한 덴드라이트(Dendrite) 형성, 이로 인한 불균일한 전류 집중, 전해질 분해, 단락(Short circuit), 그리고 쿨롱 효율 저하 및 전지 수명 단축 문제 문제가 있었습니다.
본 기술은 분리막 기재 상에 1~3㎛ 두께의 소수성 FGO 코팅층을 형성함으로써, 이차전지 분리막 관련 기술의 완성도를 끌어올리는 기반이 될 수 있습니다.
