본 기술은 리튬 음극 표면에 액상 단량체 상태의 가교성 물질을 바로 도포하고 빛이나 열을 가해 리튬 위에서 중합 반응을 일으킴으로써, 이온 전도성을 지닌 얇은 고분자 보호막(인공 SEI)을 형성하는 기술입니다.
리튬 금속을 음극으로 쓰면 충방전 중 부피 변화로 계면층(SEI)이 무너지고, 그 결과 전해질이 계속 분해되며 수지상 결정이 자라 전지의 안정성과 수명이 떨어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 불소계 성분을 포함한 PEGDA 등 액상 가교성 단량체를 리튬 표면에 도포한 뒤 60~200℃의 열 또는 365nm 광으로 중합시켜, 리튬과의 반응으로 LiF 층이 생기는 동시에 고분자 막이 형성되도록 구성됩니다. 고에너지 리튬금속전지와 드론·UAM용 경량 고용량 셀의 음극 보호 공정에 적용될 수 있어, 별도 코팅 설비 없이 간단한 도포와 경화만으로 내부 저항 상승을 억제하며 덴드라이트 발생을 늦출 수 있습니다.
본 기술은 전고체 전지의 에너지 밀도와 이온 전도도를 높이기 위해 두 집전체에 3D 프린팅으로 만든 기둥 또는 튜브 형태의 돌출부를 서로 마주보게 배치하고, 이를 고체 전해질로 감싸는 인터디지테이티드 구조를 구현하는 기술입니다.
기존 전고체 전지는 고체 전해질의 이온 전도도가 낮고 전극과 전해질 사이 접촉이 불균일해 저항이 커지며, 이론 용량보다 실제 용량이 크게 낮은 문제가 있었습니다. 박막 구조로 만들 경우에는 에너지 밀도를 높이는 데 한계가 존재했습니다.
본 기술은 두 활물질 구조체를 3D 프린팅으로 10~100um 두께의 튜브형 돌출부로 제작하고, 너비 방향에서 교대로 맞물리게 배치해 계면 면적을 극대화하며 리튬 이온 확산 경로를 짧게 만들도록 구성됩니다. 차세대 전기차용 전고체 셀과 소형 IoT 기기용 마이크로 배터리에 적용될 수 있어, 좁은 풋프린트 안에서 3차원 전극으로 면적당 용량을 끌어올리고 계면 임피던스를 낮출 수 있습니다.
본 기술은 삼사정계(triclinic, P-1) 결정구조를 갖는 신규 (NH4)2V7O16 바나듐 브론즈 물질을 합성하고, 이를 리튬 또는 소듐 이온 전지의 양극 활물질로 사용하여 이온의 인터칼레이션과 확산 특성을 개선하는 기술입니다.
기존 (NH4)2V7O16 물질은 결정 구조를 해석하기 어려운 문제가 있었습니다. 특히 소듐 이온 전지는 리튬보다 이온 부피가 크고 전극 포텐셜이 낮아 구조적 안정성과 수명 특성을 확보하는 데 한계가 존재했습니다.
본 기술은 NH4VO3와 LiBH4를 반응시키는 수열 합성법으로 a=6.1480Å, b=6.1434Å, c=18.0309Å 등의 격자 파라미터를 갖는 신규 삼사정계 (NH4)2V7O16을 제조하고, 도전재 및 바인더와 8:1:1 비율로 배합해 전극 활물질로 쓰도록 구성됩니다. 차세대 소듐 이온 에너지저장장치와 리튬 이온 전지 양극 개발에 적용될 수 있어, 리튬 자원 의존도를 낮추면서 한 가지 소재로 두 전지 체계를 동시에 공략할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 금속 전극을 포함하는 코인셀 내부의 하부 케이스 바닥면과 전극 사이에 실록산계 또는 불소계 탄성 고분자 막을 배치하여, 셀 내부의 물리적 압력을 고르게 분산시키고 전극의 부피 변화를 수용하는 기술입니다.
코인셀 제조 과정에서는 금속 외장재 변형, 부품 간 정렬 불량, 전극 부피 변화 때문에 셀 내부 압력이 불균일해지는 문제가 있었습니다. 이러한 압력 편차는 리튬 덴드라이트의 불균일한 형성을 부추기고 셀 간 성능 편차와 재현성 저하로 이어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 탄성계수 0.5~5MPa의 실록산계 또는 불소계 탄성 고분자 막을 코인셀 바닥면에 삽입하고, 막 표면에 금속 스트립으로 된 금속 영역을 형성해 통전성을 확보하며, 필요 시 플라즈마 처리로 계면 결착력을 강화하도록 구성됩니다. 리튬 금속 음극 소재 연구소와 전지 평가 기관의 표준 반쪽 셀 시험에 적용될 수 있어, 반복 측정 데이터의 셀 간 산포를 줄이고 소재 비교의 신뢰도를 끌어올립니다.
본 기술은 고체 전해질 내 제올라이트 등 무기 첨가제의 표면을 폴리실록산 측쇄를 포함하는 아크릴계 폴리머로 개질하여, PEO 등 폴리머 기질 안에서 무기 첨가제의 분산성을 극대화하고 이온 전도도를 높이는 기술입니다.
기존 복합 고체 전해질은 무기 첨가제와 고분자 사이의 계면 친화성이 부족해 무기물이 응집되면서 리튬 이온 전도도가 낮아지는 문제가 있었습니다. 그 결과 계면 저항이 커지고 덴드라이트가 성장하는 등 전지 안정성이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 히드록실기(-OH)로 관능화된 폴리실록산 측쇄 아크릴 폴리머로 CHA 구조의 SSZ-13 제올라이트 같은 무기 첨가제의 친수성 표면을 소수성으로 바꾸어 폴리머 중에 균일하게 분산시키고, 나노 기공을 통한 리튬 이온 흡착과 해리를 촉진하도록 구성됩니다. 폴리머 기반 전고체 전지와 플렉서블 웨어러블 전원에 적용될 수 있어, 무기 필러를 넣어도 뭉침 없이 얇고 균질한 전해질 막을 얻는 데 유리합니다.
본 기술은 폴리이미드(PI) 분리막의 큰 기공을 폐쇄하고 안전성을 확보하기 위해 나노 크기 산화알루미늄(Al2O3)과 유리 라디칼 소거제인 에틸렌 비스(디페닐포스핀)(EPP) 복합체를 분리막 표면에 코팅하는 기술입니다.
기존 폴리이미드(PI) 분리막은 내열성이 우수했지만 거시적 다공성 구조 때문에 셀 조립 시 양극과 음극을 충분히 분리하지 못하는 문제가 있었습니다. 그 결과 내부 단락과 전류 누출이 발생하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 PVdF-HFP 바인더 용액에 Al2O3와 EPP를 분산시키고 2.8 mg/cm² 이상의 함량으로 딥코팅하여 폴리이미드 분리막 표면의 기공을 폐쇄하도록 구성됩니다. EPP는 유리 라디칼을 소거하여 열적 안정성과 전기화학적 성능을 향상시키며, 550℃에서도 Al2O3 단독 코팅 대비 낮은 수축률을 유지합니다. 극한 고온 안전성이 요구되는 전기차·전기선박 배터리와 군수용 전원 장치에 적용될 수 있어 셀 내부 온도가 급상승하는 상황에서도 분리막 형태가 유지되어 연쇄 발화 가능성을 줄여 줍니다.
본 기술은 트리알릴보레이트(TAB)를 전해액 첨가제로 도입하여 전기화학적 산화 반응으로 양극 표면에 붕산염 기반 CEI(Cathode-Electrolyte Interphase) 층을 형성하는 기술입니다. 동시에 전해질 내 불소(F-) 종을 화학적으로 제거하여 양극의 열적·화학적 안정성을 향상시킵니다.
니켈이 풍부한 층상 산화물(LiNi0.83Co0.07Mn0.10O2) 양극재는 반응성이 높아 고온 사이클링 시 전해질 분해가 가속되는 문제가 있었습니다. 여기에 비가역적인 전이 금속 용해와 전극 표면 부반응이 겹치면서 셀 수명이 급격히 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 전해액에 0.1~2.0 wt%의 TAB를 첨가하여 양극 표면에 안정적인 CEI 층을 형성하도록 구성됩니다. TAB의 알릴 작용기는 전기화학적 분해를 거쳐 CEI를 구성하고, 붕산염 작용기는 불소 이온을 스캐빈징하여 양극 계면 부반응을 억제함으로써 고온 사이클 성능을 개선합니다. 흑연 음극과 NCM83 양극을 조합한 전기차·하이브리드차용 셀과 여름철 고온 노출이 잦은 옥외형 ESS에 적용될 수 있어 단일 첨가제가 피막 형성과 HF 제거를 한꺼번에 수행하므로 첨가제 조합 설계가 단순해집니다.
본 기술은 아연 등 금속 기판의 표면을 황(S)과 불소(F) 소스가 포함된 혼합 용액으로 처리하여 비정질 ZnS와 ZnF를 포함하는 페시베이션층을 만들고, 이를 통해 SEI층 형성을 유도해 이차 전지의 효율, 용량, 수명을 향상시키는 기술입니다.
이차 전지, 특히 금속 공기 전지는 충방전 효율이 낮고 안정성이 부족한 문제가 있었습니다. 또한 전극 표면에서 SEI층이 불안정하게 형성되어 성능이 쉽게 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 Me3EtNOTF(분해 개시제)와 Zn(OTF)2, Zn(TFSI)2, Zn(FSI) 등의 아연염을 포함한 반응액에 금속 기판을 침지하여 표면을 개질하도록 구성됩니다. 필요한 경우 습식 처리나 임프린팅으로 표면에 오목부를 형성해 유연성과 기계적 특성을 조절할 수도 있습니다. 아연-공기 전지, 수계 아연이온 전지, 유연 전극이 필요한 휴대형 전원 등에 적용될 수 있어 별도의 코팅 장비 없이 침지만으로 안정한 계면 보호막을 갖춘 음극을 얻을 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 유기계 Superionic Plastic Crystal 신물질 설계를 통한 고에너지밀도의 soft materials platform개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 박테리아 셀룰로오스(BC)에 키토산을 결합한 베이스 섬유를 활용해, 표면이 산화된 제1 복합 섬유와 질소 함유 기능기가 결합된 제2 복합 섬유를 가교시킴으로써 이온 전도도와 기계적 안정성을 함께 끌어올린 고체 전해질 기술입니다.
기존 금속-공기 전지용 전해질은 이온 전도도가 낮고 수명이 짧으며 덴드라이트가 성장하는 문제가 있었습니다. 특히 플렉시블 환경에서는 기계적으로 불안정해지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 TEMPO로 표면 산화되어 OH 이온 이동을 돕는 섬유와, Quaternary N 구조의 질소 기능기가 결합되어 열적 안정성과 이온 교환능을 높인 섬유를 30~70wt% 비율로 혼합·가교하여 네트워크 구조의 멤브레인을 이루도록 구성됩니다. 아연-공기 전지, 웨어러블 기기용 플렉시블 전원, 친환경 소재 기반 일회용 센서 전원 등에 적용될 수 있어 구부림이 반복되는 환경에서도 전해질막이 찢어지거나 덴드라이트에 뚫리는 위험을 줄일 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 유기계 Superionic Plastic Crystal 신물질 설계를 통한 고 에너지밀도의 soft materials platform개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 아크릴계 고분자 매트릭스 안에 hexoxy기로 표면 개질한 구리 입자를 분산시킨 이방 전도성 필름으로, 가열·가압 없이 접촉만으로 전기적 연결을 이루고 손쉽게 떼어낼 수 있어 배터리 재사용성을 높이는 복합 필름 기술입니다.
기존 에폭시 타입 이방 전도성 필름은 높은 반응 온도와 가압 공정이 반드시 필요해 공정 효율이 낮았습니다. 게다가 수지의 유리전이온도가 낮아 장기 접속 신뢰성을 확보하기 어렵고, 배터리 해체와 재활용이 곤란한 문제가 있었습니다.
본 기술은 2-EHA와 MMA 단량체, TTEGDA 가교제, 과산화벤조일 개시제, MEHQ 중합 금지제로 아크릴계 고분자를 만들고 hexoxy기로 개질한 마이크로·나노 구리 입자를 분산시켜, 친수기를 배제해 부식에 강하면서 점착성과 인장강도를 조절하도록 구성됩니다. 배터리 모듈의 셀 간 전기 접합과 사용 후 배터리 재제조 공정에 적용될 수 있어, 열압착 설비 없이도 조립과 분해를 반복하며 셀 단위 교체 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
본 기술은 리튬, 철, 망간 공급원을 5+x:x:1-x의 몰 비율로 혼합하고 펠렛화한 뒤, 질소와 수소 혼합 가스(95:5) 분위기에서 9~11℃/min으로 승온하며 소성해 역형석 구조의 리튬 전이금속 산화물 양극 활물질을 합성하는 기술입니다.
기존 리튬-망간 산화물은 전기화학적 반응성이 낮고 결정 구조가 불안정한 문제가 있었습니다. 또한 합성 과정에서 Li2MnO3 같은 부산물이 쉽게 생겨 목표 상의 수율이 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 망간 자리에 철을 도핑해 전기화학 성능을 끌어올리고, 소성 시 95:5 질소·수소 혼합 가스를 3~5 cc/min으로 주입하며 펠렛 형태로 열처리해 부산물 생성을 억제하고 x값에 따라 사방정계·정방정계 구조를 조절하도록 구성됩니다. 초기 비가역 용량을 보상하는 양극 첨가제나 고용량 리튬 이차전지 양극에 적용될 수 있어, 원가가 낮은 철·망간 조합으로 리튬 공급원을 추가 확보하려는 셀 제조사에 매력적인 선택지가 됩니다.
본 기술은 리튬 함유 실리콘 기반 산화물(Li8-xSi1-yMyO6-z)을 양극 첨가제로 사용하여, 초기 충전 시 산소 이온의 산화 메커니즘으로 리튬 이온을 방출함으로써 음극의 초기 비가역 용량을 효과적으로 보상하는 기술입니다.
실리콘계 음극 활물질은 초기 비가역 용량이 높아 셀 전체의 에너지 밀도를 떨어뜨리는 문제가 있었습니다. 이를 해결하기 위한 전리튬화 공정은 화재 위험이 크고 공정 비용과 복잡성이 높다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 육방정계(공간군 P63cm) 결정 구조를 갖는 리튬 실리콘계 산화물을 양극 첨가제로 도입하여, 첫 충전 시 음극에 리튬을 원활하게 공급해 초기 비가역 용량을 상쇄하고 이후 사이클에서는 낮은 반응성으로 안정적인 고용량 특성을 유지하도록 구성됩니다. 실리콘 음극을 채택하는 고에너지 전기차 셀과 소형 IT 기기용 전지에 적용될 수 있어, 위험한 전리튬화 설비 없이 기존 양극 코팅 라인만으로 초기 효율 손실을 메울 수 있습니다.
본 기술은 육방정계 평판형 구조를 갖는 비전도성 메조다공성 실리카의 기공 안에 황을 담지하여, 황의 손실을 억제하고 전기화학적 가역성을 높이는 양극 소재 기술입니다.
리튬-황 전지는 충방전 과정에서 생성되는 리튬 폴리설파이드가 전해액에 녹아 양극 반응 영역 밖으로 빠져나가는 문제가 있었습니다. 그 결과 용량이 감소하고 수명이 짧아지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 두께 150~400nm의 육방정계 평판형 메조다공성 실리카를 호스트로 삼아 2단계 용융-확산법으로 기공 내부에 황을 고농도로 채우고, 비전도성임에도 실리카의 기공 구조와 표면 특성이 폴리설파이드를 강하게 붙잡도록 구성됩니다. 드론과 항공 모빌리티용 경량 전지, 고체적용량 리튬-황 셀, 분리막과 양극 사이 인터레이어 소재 등에 적용될 수 있어 저렴한 실리카를 활용하면서 셔틀 현상을 억제해 황 이용률을 끌어올릴 수 있습니다.
본 기술은 액체 전해질 안에 절연성 코팅층을 입힌 이방성 자성 입자를 분산시키고, 외부에서 회전 자기장을 가해 입자를 회전시킴으로써 전해질 내부에 미세 대류(micro-convection)를 일으키는 기술입니다.
중대형 전지를 비롯한 이차전지는 고속 충방전 시 전해질 내 이온 농도가 불균일하게 분포하는 문제가 있었습니다. 이러한 농도 구배로 금속 덴드라이트가 생겨나 전지 수명과 안정성이 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 종횡비 2~50, 단축 길이 20~300nm의 자성체 코어와 절연 코팅층으로 이루어진 이방성 자성 입자를 0.01~1.0mg/mL 농도로 전해질에 넣고, 외부 회전 자기장으로 전해액 내 능동적인 미세 유동을 만들어 이온을 고르게 분포시키고 금속의 치밀한 전착을 촉진하도록 구성됩니다. 급속 충전 스테이션과 연계된 전기차 배터리, 대형 ESS 모듈, 아연이나 리튬 금속 음극 전지 등에 적용될 수 있어 전지 구조를 바꾸지 않고 자기장 인가만으로 고율 충전 시 농도 분극을 완화할 수 있습니다.
본 기술은 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 분리막 표면에 질화붕소(BN)와 자유 라디칼 소거제인 트리-1-나프틸 포스핀(TNP) 복합물을 코팅하는 기술입니다. 이를 통해 PAN 분리막 특유의 큰 기공을 폐쇄하고 열적·전기화학적 안정성을 개선합니다.
내열성이 우수한 PAN계 분리막은 거시적 기공 구조 때문에 전지 조립 시 내부 단락이 쉽게 발생하는 문제가 있었습니다. 이러한 단락은 전류 누출과 열폭주 위험으로 이어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 나노 크기 질화붕소를 PVdF-HFP 바인더와 함께 딥코팅하여 분리막 기공을 차단하고, 자유 라디칼 소거제 TNP를 함께 첨가해 고온 열적 안정성과 사이클 성능을 높이도록 구성됩니다. 특히 BN 함량을 1.87 mg/cm² 이상으로 제어하여 단락을 방지하고 용량 유지율을 끌어올립니다. 열 폭주 전파 차단이 중요한 전기차 모듈과 대용량 전력저장용 셀에 적용될 수 있어 열전도성이 높은 BN이 국부 발열을 분산시키는 방열 보조 효과까지 기대할 수 있습니다.
