본 기술은 폐용액에서 리튬을 회수하는 전기화학셀 구조로, 준금속 또는 전이금속 기반 고체전해질막과 양극 사이에 양이온 교환막을 배치한 기술입니다. 이를 통해 고체전해질 표면의 금속 이온이 환원되고 변색되는 현상을 방지합니다.
종래 리튬 회수용 전기화학셀은 구동 중 양극으로 이동한 전자가 고체전해질막에 주입되는 문제가 있었습니다. 이 때문에 구성 성분인 Ge4+와 Ti4+ 이온이 Ge2+, Ti3+로 환원되어 전해질막이 변색되고 성능이 열화되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 양극과 고체전해질막 사이에 전기적 부도체인 양이온 교환막을 두어 전자 이동을 물리적으로 차단하고, 350~400℃ Quenching 온도에서 제조해 (Ge, Si)O2 이차상이 없는 고체전해질막을 사용하도록 구성됩니다. 이로써 이온 전도도와 기계적 강도가 함께 향상됩니다. 폐배터리 재활용 공장과 폐양극재 및 LAS 순환자원 처리 공정 등에 적용될 수 있어, 회수된 리튬을 LiOH와 Li2CO3 형태로 곧바로 얻으면서 전해질막 교체 주기를 늘릴 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 LAS순환자원으로부터 리튬이차전지용 고순도 리튬 및 리튬화합물 제조를 위한 친환경 전기화학 회수시스템 원천기술 개발 및 핵심소재 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 고함량 니켈 양극활물질의 결정립 경계에 불소를 코팅하고 열처리하여 니켈 산화수(Ni2+/Ni3+)를 제어하는 기술입니다. 리튬층과 전이금속층 사이의 이온 자리바꿈으로 장범위 규칙성을 갖는 초격자 구조를 만들어 결정 안정성을 높입니다.
고함량 니켈 양극활물질은 높은 용량을 낼 수 있지만 충방전이 반복되면 전해액과 부반응이 일어나는 문제가 있었습니다. 또한 H2-H3 상변화에 따른 결정구조 붕괴와 입자 내 마이크로크랙으로 리튬 이온 경로가 막히면서 수명이 급격히 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 불화암모늄 등으로 입자 표면과 결정립 경계에 불소 함유 코팅층을 형성하고 열처리하여 Ni2+ 비율을 49~130% 수준으로 조절하도록 구성됩니다. 이로써 리튬과 니켈의 규칙적 자리바꿈을 유도해 혼합층이 교대로 쌓인 오더링 구조를 만들고 장기 사이클 동안 층상 구조 붕괴를 방지합니다. 장거리 주행 전기차용 하이니켈 셀과 고출력 전동공구 배터리 등에 적용될 수 있어, 니켈 함량을 높이면서도 마이크로크랙에 의한 용량 감소를 늦출 수 있습니다.
본 기술은 4급 암모늄기를 포함하는 단량체와 다관능성 단량체를 광경화해 형성한 망상 고분자 매트릭스에 금속 산화물 층으로 표면 처리된 양이온성 무기나노입자를 분산시켜, 리튬 이온 수송수와 이온 전도도를 함께 높인 고체전해질 기술입니다.
기존 이중이온 전도체 고분자 전해질은 리튬 양이온과 음이온이 모두 움직이기 때문에 리튬 이온 수송수가 낮고, 이로 인한 농도 구배와 셀 분극으로 전지 성능이 열화되는 문제가 있었습니다. 아울러 기존 고체전해질은 전극과의 계면 저항이 높고 리튬 금속 음극과 불안정해 덴드라이트가 성장하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 4급 암모늄 양이온 작용기를 고분자 주쇄에 고정해 음이온 이동을 억제하고 리튬 이온의 선택적 이동을 극대화하며, TiO2와 SiO2로 코팅된 양이온성 무기나노입자를 혼입해 계면 안정성과 이온 전도도를 보강하도록 구성됩니다. 또한 용매를 쓰지 않는 프린팅 공정으로 전해질과 전극을 일체화해 계면 저항을 최소화합니다. 4V 이상에서 구동하는 리튬금속전지, 프린팅 공정 기반 박막·플렉서블 전지 제조에 적용될 수 있어 셀 분극을 낮추고 용매 건조 설비 없이 전극-전해질 일체형 셀을 생산할 수 있게 합니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 단이온전도체 기반 다차원 자유형상 전원 시스템 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 집전체 위에 방향족 다가 카르복실산 금속염 등 금속 함유 방향족 화합물로 이루어진 금속 저장 호스트를 배치하여, 금속 이온의 균일한 핵 생성 사이트를 제공하고 가역적인 전착·탈착을 유도함으로써 수지상 성장을 억제하는 기술입니다.
금속 전극은 충방전 과정에서 전류 분포가 불균일해 수지상(dendrite)이 성장하는 문제가 있었습니다. 이 수지상은 전해액 고갈, 내부 단락, 부피 팽창과 화재 위험을 유발하고 전지 수명을 단축시키는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 리튬테레프탈레이트와 같은 방향족 다가 카르복실산 금속염을 포함하는 활물질층을 음극 집전체 위에 도입하고, 그 위에 전기화학적으로 전착된 수 나노미터 두께의 금속 박막을 형성해 전착 금속의 형태를 제어하고 부피 팽창을 완화하도록 구성됩니다. 리튬금속전지, 무음극(anode-free) 셀 및 고에너지밀도 드론·웨어러블 전원에 적용될 수 있어 과잉 리튬 사용량을 줄이면서도 장기 사이클 동안 단락 위험을 낮추는 장점이 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 단이온전도체 기반 다차원 자유형상 전원 시스템 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 작동 환경과 종류가 서로 다른 이차전지 데이터가 순차적으로 입력될 때 기존 학습모델을 처음부터 재학습하지 않고 연속학습(Continual Learning) 기법을 적용하여, 과거 데이터의 정보를 유지하면서 새로운 데이터에 맞게 분석모델을 갱신하는 기술입니다.
기존 딥러닝 기반 배터리 수명 예측 모델은 특정 데이터셋으로 학습된 뒤 작동 환경이나 배터리 종류가 바뀌면 예측 성능이 급격히 떨어지는 문제가 있었습니다. 이를 보완하려고 전체 데이터를 다시 학습하면 계산 비용이 커지고 과거 학습 내용을 잃어버리는 파괴적 망각(Catastrophic Forgetting) 현상이 발생하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 EWC(Elastic Weight Consolidation), Generative Replay, Dynamic Expandable Network 등의 연속학습 방법을 도입하고, 입력된 배터리 데이터의 작동환경, 종류, 초기불량 여부가 기존 데이터와 다르거나 데이터 양이 임계치를 넘으면 분석모델을 연속학습시켜 과거 정보를 보존하면서 새 조건의 예측 정확도를 확보하도록 구성됩니다. 전기차 배터리 상태 진단 플랫폼, 사용후 배터리 잔존가치 평가 및 중고 거래 가격 산정 서비스에 적용될 수 있어 신규 셀 모델이 투입될 때마다 반복되던 대규모 재학습 비용을 절감합니다.
본 발명은 산업통상자원부의 200mA/cm2 이상 고전류밀도를 갖는 저비용 고출력 VRFB 스택 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 환원된 그래핀 옥사이드(rGO) 시트 사이에 AlOOH 같은 금속 옥시하이드록사이드 입자를 끼워 층간 거리를 조절한 뒤 입자를 제거하는 기술입니다. 이를 통해 나트륨 이온의 삽입과 탈리가 쉬운 층상 그래핀 적층체를 형성합니다.
나트륨 이온은 리튬 이온보다 커서 기존 그래파이트 전극의 좁은 층간 간격에 들어가기 어려운 문제가 있었습니다. 그래핀 전극 역시 시트끼리 뭉치는 현상 때문에 이온 확산과 전하 이중층 형성에 필요한 층간 공간을 확보하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 그래핀 옥사이드 분산액에 알루미늄 할라이드 등 3가 금속염을 넣고 환원제 처리와 열처리를 차례로 수행해 그래핀 층 사이에 나노 크기 금속 옥시하이드록사이드 입자를 성장시키도록 구성됩니다. 이후 산성 용매로 입자를 제거하여 XRD 2θ 10° 이하 피크에 해당하는 넓은 층간 거리를 갖는 적층체를 얻습니다. 나트륨 이온 전지 음극과 나트륨 하이브리드 커패시터 전극 등에 적용될 수 있어, 흑연으로는 구현하기 어려웠던 대형 이온의 가역 저장 공간을 탄소 소재만으로 마련할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 거대 다원자 이온 기능기 그래핀 잉크를 이용한 장범위 규칙성을 가지는 확장형 층상 나트륨 이온 이차전지 음극소재 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 액체 금속 전지 유닛의 하우징 결합 계면에 유로부가 형성된 개스킷을 배치하여 전지 유닛 내부와 챔버 내부 공간을 연통시킨 구조입니다. 챔버 외부의 가스 라인 하나로 내부 공기를 제거하고 불활성 가스를 주입해 폭발 위험을 막으며, 직렬 연결 시 가스 병목과 연결 저항을 줄입니다.
액체 금속 전지는 전극과 전해질이 모두 액체 상태여서 외부 공기가 유입되면 폭발 위험이 있었습니다. 또한 대용량화를 위해 셀을 직렬로 연결하면 가스 주입과 배출 시 병목 현상이 생기고 복수 셀 간 전기적 연결 저항이 커지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 개스킷에 제1 및 제2 내부 공간을 잇는 유로부를 두고 챔버에 가스 라인을 연결해 가스 교환을 제어하도록 구성됩니다. 직렬 연결된 전지 유닛마다 개스킷 유로 방향을 다르게 설정하고, 각 하우징을 챔버의 서로 다른 지점에 전기적으로 연결해 전류 흐름의 중첩을 줄입니다. 대용량 계통 연계 ESS와 재생에너지 발전 단지의 장주기 저장 설비 등에 적용될 수 있어, 셀 수를 늘려도 가스 퍼지 작업과 배선 구조가 복잡해지지 않습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 ESS용 액체금속 이차전지의 저가격화 및 전지구성요소 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬금속 음극 표면에 결정질 리튬칼코게나이드(Li2Se 등) 나노구조체 보호층을 형성하는 기술입니다. 이 보호층이 황화물계 고체전해질과의 부반응을 막아 리튬 덴드라이트 성장을 억제하고 계면 안정성을 높입니다.
리튬금속 음극과 황화물계 고체전해질은 반응성이 높아 충방전 시 부반응이 발생하는 문제가 있었습니다. 이로 인해 덴드라이트가 자라고 다공성 리튬이 증착되면서 전지 단락과 수명 저하가 일어나는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 리튬금속 표면에 칼코겐 증기를 반응시켜 나노로드나 나노벽 형태의 결정질 Li2Se 박막을 형성하고, 이를 보호층으로 삼아 황화물계 고체전해질과의 화학적 결합과 안정성을 확보하도록 구성됩니다. 전기차용 전고체 리튬금속 전지와 고용량 차세대 셀 개발 등에 적용될 수 있어, 리튬금속 음극을 그대로 쓰면서도 계면 단락 위험을 크게 낮출 수 있는 해법이 됩니다.
본 기술은 황화물계 고체전해질 분말을 반응성이 없는 디클로로에탄 또는 디클로로벤젠 용매에 분산한 슬러리를 질소 분위기에서 콘-젯(cone-jet) 모드로 정전분무하는 기술입니다. 이를 통해 집전체 위에 균일하고 접합 특성이 우수한 고체전해질 또는 복합전극 후막을 형성합니다.
기존 박막 공정은 높은 진공도가 필요해 비용이 많이 들었고, 가압성형법은 대면적화와 계면 특성 확보가 어려웠습니다. 캐스팅법 역시 두께 제어가 어렵고 넓은 면적을 형성하기 곤란하다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 질소 분위기에서 분무거리 대비 인가전압 비율을 1.0~1.5 kV/cm, 분무유속을 115~320 cm/h로 맞춰 안정된 콘-젯 모드를 구현하고, 증착 중 집전체를 가열하여 별도 건조 없이 후막의 결합력과 강도를 높이도록 구성됩니다. 고체전해질과 전극재, 도전재를 포함한 복합 슬러리를 연속으로 적층하여 셀까지 제조합니다. 전고체전지 양산 라인과 파일럿 코팅 설비 등에 적용될 수 있어, 진공 장비나 고압 프레스 없이 양극-전해질-음극 적층체를 한 공정 흐름으로 완성할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 금속 표면에 2차원 나노 구조의 규소-규소 산화물(Si-SiOx) 복합체 또는 전이금속 산화물을 보호막으로 코팅하는 기술입니다. 이를 통해 리튬의 수지상 성장을 억제하고 리튬과 전해액 사이의 부반응을 방지합니다.
리튬 금속은 반응성이 높아 액체 전해액과 부반응을 일으키고 수지상(dendrite) 성장, 초기 과전압 상승, 화재 및 폭발 위험을 동반하는 문제가 있었습니다. 또한 기존 보호막 형성에 쓰이던 ALD나 UV 공정은 비용이 높고 생산성이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 시트 형상 규소 산화물에 결정성 규소가 결합된 두께 1~20nm의 대면적 2차원 Si-SiOx 복합체 또는 전이금속 산화물을 바인더와 섞어 슬러리로 만든 뒤 리튬 금속 표면에 코팅하고 건조하도록 구성됩니다. 리튬금속 전지의 음극, 고에너지 밀도 드론 및 전기차 배터리 등에 적용될 수 있어, 고가의 진공 증착 장비 없이 롤 코팅 방식만으로 보호막을 양산할 수 있다는 이점이 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 유·무기 하이브리드 이온성 액체 전해질 기반 불연성 알칼리 금속 이차 전지 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬 산화물 전구체와 금속 할로겐화물 전구체를 기계적 밀링(mechanical milling)으로 반응시켜, 전해질 내부와 계면에 5~10nm 크기의 ZrO2를 인시츄(in-situ)로 성장시켜 그물 형태로 형성함으로써 이온 전도도와 전기화학적 안정성을 극대화한 할라이드계 나노복합체 기술입니다.
기존 황화물계 고체전해질은 이온전도도는 우수하지만 대기 안정성이 낮고, 고전압 환경에서 양극 활물질과 심각한 부반응을 일으키는 문제가 있었습니다. 기존 할라이드계 전해질 역시 이온전도도가 낮고 계면 저항이 커서 실용화에 한계가 존재했습니다.
본 기술은 Li2O, LiNO3 등의 리튬 산화물과 ZrCl4 등의 금속 할로겐화물을 정해진 혼합비와 볼밀링 조건으로 반응시켜, 5~10nm 결정상 ZrO2가 Li-Zr-Cl 호스트 안에 인시츄 형성된 나노복합체를 제조하도록 구성됩니다. 공간 전하층 효과로 이온 전도도를 높이고 황화물계 전해질과 양극의 직접 접촉을 차단해 계면 안정성과 고전압 사이클 성능을 개선합니다. 하이니켈 양극을 쓰는 전고체 전지의 양극 코팅층, 황화물-할라이드 이중층 전해질, 전기차 및 전력 저장장치용 셀에 적용될 수 있어 고전압 구동 시에도 황화물 전해질의 분해를 막아 셀 설계 자유도를 넓혀 줍니다.
본 기술은 전장부품 냉각용 제1 순환라인과 배터리 팩·객실 열관리용 제2 순환라인을 분리하고, 증발기와 제2 열교환기 사이의 공기 순환을 통한 간접 열병합(Indirect Heat Exchange)을 수행하여 압력 손실을 최소화하고 시스템 복잡도를 낮추는 열관리 기술입니다.
기존 칠러 방식 시스템은 배터리 루프와 객실 루프가 냉각수를 공유하거나 직접 열교환하는 구조여서 시스템 구성이 복잡해지는 문제가 있었습니다. 또한 전장부품 루프와 직접 열병합할 경우 냉매 루프에 불필요한 압력 손실이 발생하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 전장부품용 제1 순환라인과 배터리 팩·객실용 제2 순환라인을 별도로 구성하고, 복수의 밸브 장치로 냉매 흐름을 제어하며, 증발기와 제2 열교환기 사이를 간접 공기 순환 방식으로 연결해 폐열을 회수하면서 냉각·승온 모드를 유연하게 전환하도록 구성됩니다. 전기차와 하이브리드차의 통합 열관리 모듈, 전기버스 및 상용 전동차량의 공조 시스템에 적용될 수 있어 동절기 주행거리 손실을 줄이고 냉매 배관 설계를 단순화하는 데 기여합니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 고수율/고선택성/고안정성 이종합금촉매 기반 탄소중립형 건식 개질 반응 메커니즘 규명 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬 금속 전지의 성능 저하를 막기 위해 양극활물질층에는 2,2'-비피리딘(2,2'-bipyridine) 기반, 음극 코팅층에는 2,2'-비피리디늄(2,2'-bipyridinium) 기반 공유결합성 유기 골격구조체(COF)를 각각 도입하여, 양극의 금속 이온 용출을 억제하고 음극에서 음이온 트래핑을 유도하는 기술입니다.
고니켈계 양극활물질은 니켈 이온이 용출되며 구조가 불안정해지는 문제가 있었습니다. 음극 표면에서는 전해액 부반응과 불균일한 리튬 전착으로 덴드라이트가 형성되어 전지 수명이 짧아지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 양극에 금속 이온을 포집하는 2,2'-비피리딘 기반 COF를 첨가해 이온 채널을 만들고 니켈 용출을 억제하며, 음극에는 음이온을 트래핑하는 2,2'-비피리디늄 기반 COF 코팅층(AR-SEI)을 형성해 균일한 리튬 이온 플럭스를 유도하도록 구성됩니다. 또한 양극용 COF를 4차화 반응시키면 음극용 COF가 얻어지므로 소재 제조 공정이 간결합니다. 이 기술은 하이니켈 양극과 리튬 금속 음극을 조합한 차세대 고에너지 전지와 장거리 전기차 배터리에 적용될 수 있어, 양극 열화와 음극 덴드라이트를 하나의 소재 계열로 동시에 다스릴 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 단이온전도체 기반 다차원 자유형상 전원 시스템 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 중심부에 붕소(B) 원자를 두고 말단에 (메타)아크릴로일기를 갖는 폴리에스테르계 가교제 기술입니다. 붕소 원자가 음이온과 배위결합해 음이온 이동을 억제하고, 폴리에스테르 구조가 알칼리 금속 양이온의 이동 채널을 형성하여 이온 전도도와 이동도를 함께 높입니다.
기존 겔 고분자 전해질에 쓰이는 글리콜계 가교제는 전기화학적 안정성이 낮고 발화 가능성이 있었습니다. 액체 전해질은 누액 문제가 있었고, 이온성 액체를 사용할 경우 이온 전도도가 낮고 점도가 높다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 폴리올 화합물과 (메타)아크릴로일기 화합물을 반응시킨 뒤 붕소 화합물로 개질한 가교제를 다공성 지지체 및 액체 전해질과 혼합해 준고체화하도록 구성됩니다. 이로써 전해질의 불연성을 확보하면서 붕소와 폴리에스테르 구조의 시너지로 양이온 이동성과 전기화학적 안정성을 끌어올립니다. 리튬 및 나트륨 이차전지의 준고체 전해질, 웨어러블 기기용 누액 방지 셀 등에 적용될 수 있어, 화재 위험을 줄이면서도 액체 전해질에 가까운 이온 전달 특성을 유지할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 초고사양 슈퍼커패시터 개발 및 고출력 모듈 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 터널 구조를 기본으로 하면서 나트륨 또는 망간 자리에 리튬을 치환하여 결정 내부에 스피넬 구조를 함께 형성한 이종구조 양극활물질 기술입니다. 이를 통해 망간의 얀-텔러(Jahn-Teller) 효과를 억제하고 전자 구조를 안정화합니다.
기존 나트륨-망간 산화물(NMO)은 충방전 과정에서 전이금속의 산화수가 바뀌면서 결정구조 전이와 얀-텔러 왜곡이 일어나 구조가 붕괴되는 문제가 있었습니다. 또한 비활성 나트륨 함량 때문에 방전 용량이 낮고 수명 특성도 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 나트륨-망간 산화물의 리튬 치환량을 조절해 결정 내에 스피넬 구조를 형성하고, 이 과정에서 Mn3+가 Mn4+로 산화되어 전자 구조가 안정되도록 구성됩니다. 아울러 나노로드 형태 일차입자가 모인 이차입자 구조로 비표면적을 1.3㎡/g 이상 확보하여 이온 확산 경로를 개선합니다. 에너지저장장치(ESS)용 저가 나트륨 전지와 전력망 보조 배터리 등에 적용될 수 있어, 희소 금속 의존도를 낮추면서 1000회 이상 장기 사이클을 견디는 양극 설계가 가능합니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 인터페이스 최적화 맞춤형 rod-shape 이차전지소재 원천 및 상용화기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
