본 기술은 니켈(Ni) 전구체와 킬레이트제인 구연산나트륨을 담은 제1 용액을 헥사시아노철(Fe(CN)6) 전구체가 담긴 제2 용액에 적하하여 니켈 헥사시아노페레이트(NiHCF)를 합성하는 기술입니다. 구연산염으로 결정 내 수분과 철 공공(Fe vacancy)을 제어하고, 적하 방식으로 입자의 형상과 물성을 최적화합니다.
기존 NiHCF 양극활물질은 결정 내부에 포함된 결정수와 철 공공(Fe vacancy) 때문에 구조가 불안정했습니다. 이로 인해 전기화학적 비용량과 율속 특성이 함께 저하되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 NiNO3와 구연산나트륨(C6H5Na3O7)을 포함한 제1 용액을 K4Fe(CN)6 용액에 적하하되, 구연산염 농도를 0.1 M 수준으로 최적화해 Ni2+와 H2O의 결합을 억제하도록 구성됩니다. 그 결과 격자 내 배위 결합수와 Fe vacancy가 줄고 결정성이 높아져 80 mAh/g 이상의 비용량과 82% 이상의 율속 특성을 확보합니다. 수용액 전해질 기반 소듐 이온 배터리, 재생에너지 연계 정치형 저장장치, 순간 고출력이 필요한 주파수 조정용 설비 등에 적용될 수 있어 리튬·코발트 없이 불연성 수계 시스템에서 빠른 충·방전을 실현할 수 있습니다.
본 기술은 배터리 시스템 내 각 배터리셀 또는 배터리팩의 전압, 전류 등 아날로그 신호를 디지털로 변환한 뒤 MNN, LSTM, GRU 등 신경회로망 모델로 각각의 충전 상태(SOC)를 정밀 추정하고, 열화된 셀이나 팩을 찾아 예비 배터리 또는 에너지 저장장치로 물리적으로 교체하는 시스템입니다.
배터리팩 내 셀 사이, 또는 배터리 장치 내 팩 사이에 전압 편차와 에너지 불균형이 생기면 과방전과 내부 단락이 초래될 수 있었습니다. 이는 배터리 고장이나 시스템 중단, 나아가 화재와 같은 안전 사고로 이어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 릴레이 회로로 각 셀과 팩의 상태를 개별 모니터링하고, 컨버터로 디지털화한 신호를 신경회로망 기반 SOC 추정부에 전달하도록 구성됩니다. 제어부는 추정된 SOC를 근거로 노후 팩을 선정한 뒤, 교체 대상 수가 기준 이하이면 예비 배터리팩으로, 기준을 넘으면 에너지 저장장치로 즉시 전환해 출력을 유지합니다. 무중단 전원이 필요한 데이터센터 UPS, 전기버스·선박용 대용량 배터리 장치, 통신 기지국 백업 전원 등에 적용될 수 있어 불량 팩 하나 때문에 전체 시스템을 세우지 않고도 운전을 이어갈 수 있습니다.
본 기술은 NaV3O8(NVO) 전구체를 바륨 염 수용액 속에서 크로노암페로메트리(Chronoamperometry) 방식으로 전기화학적 이온 교환하여, 바륨 이온의 가역적 삽입과 탈리가 가능한 사방정계 구조의 Ba1+xV6O16(0.1 < x < 2) 화합물을 합성하는 기술입니다.
기존 리튬 및 소듐 이차전지는 자원 희소성이나 이온 크기, 전위 특성 측면에서 한계가 존재했습니다. 특히 바륨 이온을 기반으로 하는 이차전지용 전극 물질은 보고된 사례가 없어 관련 소재 개발이 공백으로 남아 있었습니다.
본 기술은 NaV3O8 분말이 코팅된 전극을 Ba 염 수용액에 침지하고 0.6~0.8V의 전압을 20~30시간 인가하는 전기화학적 합성법으로 구조적으로 안정한 Ba1+xV6O16 물질을 제조한 뒤, 이를 바륨 이온 전지의 양극 활물질로 활용하도록 구성됩니다. 다가 이온 기반 차세대 이차전지 연구, 리튬 의존도를 낮춘 대체 전지 플랫폼, 바나듐계 양극 소재 개발 등에 적용될 수 있어 희소 자원 부담 없이 새로운 전지 화학계를 개척할 기반 소재로 활용 가치가 높습니다.
본 기술은 실리콘 입자 표면에 탄성을 갖는 3차원 다공성 그래핀 쉘을 코어-쉘 구조로 형성하여 충방전 시 실리콘의 부피 팽창을 구조적으로 완충하고, 이온과 물질이 이동할 수 있는 채널을 확보하는 기술입니다.
실리콘 음극은 리튬화 과정에서 급격한 부피 팽창을 겪으며, 이로 인해 전극 구조가 손상되고 SEI 층이 붕괴되는 문제가 있었습니다. 그 결과 가역적인 탈리튬화가 저해되고 비용량이 빠르게 고갈되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 꽃 모양의 NiOOH 주형 내부에 실리콘 입자를 캡슐화한 뒤 CVD 공정으로 3차원 다공성 그래핀 층을 성장시키고, 니켈을 식각해 실리콘과 그래핀 사이에 빈 공간이 확보된 탄성 '스폰지 그래핀' 구조체를 얻도록 구성됩니다. 전기차용 고에너지밀도 셀, 고출력 전동공구 배터리, 모바일 기기용 실리콘계 음극 등에 적용될 수 있어 실리콘 함량을 높이면서도 반복 충방전에 따른 전극 붕괴와 용량 퇴화를 늦추는 데 기여합니다.
본 기술은 디메틸 설폰(DMS) 기반 전해질에 탄소수 2 이상의 설폰 용매를 섞어 하이드로플루오르에테르(HFE) 용매와의 혼합성을 개선하고, 전해질 점도를 낮추며 분리막 젖음성을 높인 전해질 시스템입니다.
설폰 기반 전해질은 흑연 음극과의 적합성이 낮고, 고농도 염을 쓰면 점도가 올라가 이온 전도도와 분리막 젖음성이 떨어지는 문제가 있었습니다. 한편 카보네이트계 전해질은 화재 위험이 크고 가연성 가스를 생성하는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 디메틸 설폰, 탄소수 2 이상의 알킬기를 가진 설폰 용매, 하이드로플루오르에테르 용매를 함께 포함하는 다성분계 전해질로 구성됩니다. 설폰 용매가 디메틸 설폰과 HFE의 용해를 매개해 이온 전도도를 유지하면서 점도를 20~70 mPa·s 수준으로 낮추고, 고온 저장 시에도 비가연성 가스가 발생하도록 유도합니다. 에너지저장장치, 밀집 배치되는 전기차 셀, 리튬·나트륨 이온 전지 등에 적용될 수 있어 카보네이트 용매를 대체하면서 열폭주 시 화재 확산 위험을 줄일 수 있습니다.
본 기술은 열적으로 안정한 폴리이미드(PI) 분리막의 큰 기공을 멜라민 포스폰산(MP)으로 코팅하여 기공 크기를 제어하는 분리막 기술입니다. 고온에서 일어나는 흡열 반응을 활용해 열 안정성을 높이고 전해질 흡수율도 함께 향상시킵니다.
기존 폴리올레핀(PE/PP) 분리막은 열적 안정성이 낮아 열폭주 위험이 있었습니다. 대안으로 제시된 폴리이미드(PI) 분리막은 기공이 지나치게 커서 전극 간 단락이 우려되고 전해질 흡수율도 낮다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 멜라민 포스폰산과 고분자 바인더를 포함하는 코팅 조성물을 다공성 PI 지지체 표면에 도포하여 기공을 메우고 축소하도록 구성됩니다. 코팅층은 분리막의 기계적 강도를 보강하고, 약 300℃에서 발생하는 흡열 반응으로 셀 내부 온도 상승을 완화하며 전해질 젖음성을 개선합니다. NCM811 기반 고에너지 리튬이온전지와 열 안전 기준이 엄격한 전기차 배터리 팩에 적용될 수 있어 난연성 유기물 코팅 하나로 단락 방지와 열폭주 지연을 동시에 달성할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 이차전지 전해액에 플루오로페닐메틸설폰(FPMS)을 첨가하여 고전압·고온 충전 과정에서 양극 표면에 술폰(-SO2-)기를 포함하는 안정한 CEI(Cathode-Electrolyte Interphase) 층을 형성하는 기술입니다. 이를 통해 전해액 분해를 억제하고 양극과 전해액 사이의 계면 안정성을 개선합니다.
니켈 함량이 83% 이상인 Ni-rich NCM 양극재는 고온 사이클링 시 양극과 전해액 간 부반응이 활발하게 일어나는 문제가 있었습니다. 그 결과 전해액 분해, 금속 용출, 불소화 반응 가속이 발생하고 저항 증가와 급격한 용량 감쇄로 이어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 전해액 중량 대비 0.5~1.0 중량%의 FPMS를 첨가하고, 이 첨가제가 전기화학적으로 산화되면서 양극 표면에 술폰계 CEI 층을 형성하도록 구성됩니다. 해당 층은 불소(F-) 종의 생성을 억제하고 리튬 이온 이동을 촉진하여 고온 사이클 수명과 계면 저항 특성을 개선합니다. 전기차용 고니켈 NCM83 셀과 고온 환경에서 운용되는 에너지저장장치에 적용될 수 있어 소량의 첨가제만으로 기존 전해액 공정을 크게 바꾸지 않고 고용량 양극의 열화를 늦출 수 있습니다.
본 기술은 폐리튬이온전지 파우더를 탄소질 환원제와 함께 600~680℃에서 환원배소하여, 비자성인 양극재 복합금속산화물을 자성을 띠는 니켈·코발트 등의 단일 금속 산화물로 전환하고 자력선별로 분리함으로써 단계별 침출 공정의 효율과 안정성을 확보하는 기술입니다.
종래 기술은 양극재의 니켈·코발트 산 침출율이 낮아 과산화수소 같은 고가의 환원제를 매번 투입해야 했습니다. 이로 인해 공정이 불안정해지고 환원제 사용량이 비효율적으로 늘어나는 문제가 있었습니다.
본 기술은 배터리 파우더를 양극재 대비 3~4배(몰비)의 활성탄 등 탄소질 환원제와 함께 환원배소하여 금속의 자성을 회복시킨 후, 고액분리와 자력선별로 니켈·코발트 성분을 먼저 걸러내고 이 성분만 제2침출단계로 처리하도록 구성됩니다. 셀 제조 공정 스크랩과 블랙매스 전처리 라인에 적용될 수 있어, 음극 흑연을 환원제로 재활용하면서 고가 환원 약품 소모를 필요한 분획에만 집중시킬 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 회수자원의 고부가가치화를 위한 습식제련 고도화 기술개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 차량이 감속·제동하거나 내리막을 주행할 때 발생하는 잉여 에너지를 알터네이터를 통해 이동형 배터리에 충전하고, 이를 탈거하여 가정이나 사무실에서 인버터를 거쳐 전력원으로 활용하는 시스템 기술입니다.
일반 엔진 차량은 제동이나 내리막 주행 시 마찰로 버려지는 잉여 에너지를 회수하지 못하는 문제가 있었습니다. 또한 회수한 에너지를 차량 외부에서 보조 전원으로 쓸 수 있는 통합적인 충방전 및 운용 체계가 부족했습니다.
본 기술은 운행상태 모니터링부와 ECU 정보로 판단한 주행 상황에 따라 잉여 에너지를 이동형 배터리에 선택적으로 충전하고, 승압·DC/AC 변환·역률 보상 제어를 수행하는 연계형 인버터를 통해 가정·사무실 전력 계통에 유효·무효 전력을 공급하거나 분산형 ESS로 운용하도록 구성됩니다. 캠핑·비상 전원용 휴대 배터리와 전력회사 지령 기반 V2G형 분산전원 서비스에 적용될 수 있어, 주행 중 버려지던 에너지를 가정용 전력 요금 절감과 계통 역률 개선에 동시에 활용할 수 있습니다.
본 기술은 전고체 배터리의 고체 전해질과 음극을 포함하는 폴리머 시트 표면에 레이저를 조사해 딤플 등 미세 패턴을 형성함으로써, 활물질과 고체 전해질 간 실질 접촉 면적을 극대화하고 이온 전도도를 높이는 기술입니다.
전고체 배터리의 고체 전해질은 액체 전해질과 달리 활물질 입자와 완벽히 밀착되기 어려워 계면 접촉 면적이 작았습니다. 그 결과 이온 전도도가 낮고 리튬 이온의 이동 경로를 충분히 확보하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 폴리머 시트를 영하 15℃ 내외로 동결한 상태에서 파이버 레이저를 낮은 파워와 빠른 속도로 3회 반복 조사한 뒤 10분 이상 냉각하는 과정을 5회 되풀이하여, 총 15회 조사로 고분자의 열 손상 없이 정밀한 표면 패턴을 새기도록 구성됩니다. 고분자계 고체 전해질 시트, 폴리머 바인더 기반 음극 시트, 파일럿 규모 전고체 셀 제조 라인 등에 적용될 수 있어 비접촉 방식으로 패턴 깊이를 제어하면서 금형 교체 없이 다양한 텍스처를 구현할 수 있습니다.
본 기술은 서로 다른 온도 조건에서 개별 학습된 심층 신경망(MNN, LSTM, GRU) 모델들을 온도기반모델 뱅크에 저장해 두고, 실시간 배터리 온도에 맞는 모델을 선택적으로 구동하여 배터리 충전 상태(SOC)를 추정하는 기술입니다.
리튬 이온 배터리의 내부 저항은 온도에 따라 비선형적으로 변합니다. 그런데 기존의 정적 테이블 기반 추정 방식은 온도 변화 시 정확도가 낮고 데이터 신뢰도에 크게 의존한다는 한계가 있었습니다.
본 기술은 전압, 전류, 온도, 시간 데이터를 입력으로 하여 MNN, LSTM, GRU 등 심층 신경망으로 온도 구간별 특화 모델을 구축하고, 실시간 측정 온도에 가장 적합한 모델을 골라 SOC를 산출함으로써 추정 오차(MAE)를 줄이도록 구성됩니다. 혹한기와 혹서기를 오가는 전기차·하이브리드차 BMS, 외기 온도 편차가 큰 옥외형 에너지 저장 설비 등에 적용될 수 있어 계절이나 지역에 따라 흔들리던 주행 가능 거리 예측을 안정적으로 유지할 수 있습니다.
본 기술은 산성 수용액에서 V2O5와 알루미늄 염을 반응시켜 얻은 AlxV2O5·y(H2O)(0.1 < x < 2, 0 < y < 9) 화합물을 칼슘 이온 전지의 양극 또는 음극 활물질로 사용하여, 칼슘 이온이 가역적으로 드나들 수 있도록 한 기술입니다.
V2O5는 리튬 이온 전지에서는 효과적인 활물질이지만, 2가 양이온인 칼슘 이온에 적용하면 가역적인 탈·삽입이 이루어지지 않아 전지를 구동하기 어려운 기술적 한계가 존재했습니다.
본 기술은 질산 등 산성 수용액에 V2O5를 녹인 다음 Al(NO3)3, Al(ClO4)3 같은 알루미늄 염을 투입하여, 알루미늄이 도핑되고 수화된 바나듐 산화물 구조를 형성하도록 구성됩니다. 이렇게 얻은 활물질은 칼슘 이온의 가역적인 인터칼레이션을 지원합니다. 재생에너지 연계 정치형 저장장치, 리튬 공급망 리스크를 회피하려는 전지 제조사의 다가 이온 셀 개발 등에 적용될 수 있어 상온 수용액 합성만으로 칼슘 이온 전지용 전극 소재를 간단히 확보할 수 있다는 장점이 있습니다.
본 기술은 음극과 양극을 수평으로 나란히 놓고 그 사이에 비다공성 차단막을 세워, 브롬계 이온의 크로스오버를 물리적으로 막아 자가방전을 억제하는 아연-브롬 전지 구조 기술입니다.
종래의 수직형 셀 구조에서는 브롬계 이온이 확산되고 아연 금속 침전물이 떨어져 나오면서 전극 간 크로스오버가 일어나는 문제가 있었습니다. 그 결과 자가방전이 발생하고 전지 성능이 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 음극과 양극을 수평 방향으로 나란히 배치하고 전극 두께와 폭보다 높은 비다공성 필름 차단막을 사이에 두어 이온의 이동 경로를 제어하며, 전극 표면에 도전성 접착제를 발라 저항을 낮추고 접촉력을 높이도록 구성됩니다. 태양광·풍력 발전 연계 ESS, 화재 위험을 꺼리는 건물용 비상 전원 등에 적용될 수 있어 장기간 대기 상태에서도 충전 에너지 손실이 적은 수계 저장 시스템을 구축할 수 있습니다.
본 기술은 배터리 시료를 밀폐된 환경에서 측정하기 위한 셀 구조로, 상단부 셀과 하단부 셀의 밀착 결합 구조, 전해액 유출을 막는 밀폐제, 압력 제어용 스프링과 이동나사, 온도·압력 센서를 갖추어 시료 특성을 정밀하게 평가하는 기술입니다.
종래 측정 장치는 셀이 개방되어 있어 휘발성 전해질을 사용하기 어려운 문제가 있었습니다. 또한 입자 단위로 측정할 때 시료와 집전체 사이의 접촉 불량, 진동으로 인한 불안정성, 외부 환경의 영향 때문에 측정 정확도가 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 상단부 셀과 하단부 셀이 맞물리는 영역에 돌출부와 함몰부를 형성하고 밀폐제를 적용해 시료를 완전히 밀폐하며, 고정나사·이동나사·스프링으로 집전체와 시료 사이의 접촉 압력을 세밀하게 조절하도록 구성됩니다. 온도 센서와 압력 센서는 실시간 데이터를 수집해 전기화학 평가의 정확도를 높입니다. 단일 활물질 입자의 압력 의존 특성 분석, 휘발성 유기 전해액 셀의 온도별 거동 평가, 소재 기업의 품질 검증 장비 등에 적용될 수 있어 기계적·열적 조건을 통제한 상태에서 재현성 높은 전기화학 데이터를 얻을 수 있습니다.
본 기술은 배터리의 한계수명(ACC) 데이터로 평균감가상각(AWC)을 산출한 뒤 이를 2차 다항식으로 곡선접합하여, 충전 상태(SoC)에 따라 달라지는 감가상각밀도 함수를 도출하는 배터리 감가상각 모델링 기술입니다.
기존에는 한계수명 데이터를 멱함수로 곡선접합했는데, 실제 측정값과 차이가 커서 오버피팅(over-fitting)이 발생했습니다. 이 오차는 배터리 운영 비용을 정확히 계산하거나 충방전 일정을 세우는 데 걸림돌이 되었습니다.
본 기술은 한계수명 함수를 직접 맞추는 대신 방전심도(DoD)별 총 사용량과 배터리 가격으로 계산한 평균감가상각 값을 2차 다항식으로 곡선접합해 오차를 줄이고, 이렇게 얻은 SoC별 감가상각밀도 함수를 전력망 주파수 조정 제어에 반영하도록 구성됩니다. 전력망용 ESS 운영, 주파수 조정 보조서비스 입찰, 전기차 V2G 충방전 스케줄링에 적용될 수 있어 배터리 수명 손실 비용을 반영한 수익성 높은 운용 전략을 세울 수 있습니다.
