본 기술은 리튬이차전지용 음극 및 이의 제조 방법에 관한 것입니다. 특히 리튬 덴드라이트 형성을 억제하는 전극 보호 필름의 비대칭적으로 제어된 표면 에너지를 바탕으로 전지 소재와 전극 설계의 성능, 구조 안정성 및 적용 효율을 높이도록 설계된 기술입니다.
종래에는 고용량 전기 저장 응용에 중요한 대면적 이차 전지에서 리튬 덴드라이트 성장 문제가 있어 성능 저하, 공정 복잡성, 안정성 부족 또는 적용 범위 제약이 발생할 수 있었습니다. 이에 본 기술은 기판, 이중 필름 구조를 가진 전극 보호 필름를 핵심 수단으로 적용하여 Li, Cu, Ni 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 기판를 구현하는 기술 개념을 제안합니다.
이에 따라 리튬 덴드라이트 형성을 억제하고 배터리 용량을 향상시킴으로써 리튬 이차 전지의 성능 효과를 기대할 수 있으며, 리튬 덴드라이트 형성을 억제하는 전극 보호 필름의 비대칭적으로 제어된 표면 에너지를 통해 실사용 환경에서의 안정성, 재현성 및 확장성을 함께 높일 수 있습니다. 또한 관련 산업에서 고성능 소재, 소자, 장치 또는 공정 기술로 활용될 수 있는 효과가 있으며, 후속 제품화와 공정 확장 측면에서도 유리하고 실증 전개에도 적합합니다.
Key Features:
본 기술은 확장된 삼상계면을 가진 공기전극 및 이의 제조 방법에 관한 것입니다. 특히 공기 전극에서 확장된 삼중상 경계를 바탕으로 전지 소재와 전극 설계의 성능, 구조 안정성 및 적용 효율을 높이도록 설계된 기술입니다.
종래에는 기존의 리튬-공기 이차 전지의 한계인 제한 반응성 계면에 의한 방전 용량 감소를 문제가 있어 성능 저하, 공정 복잡성, 안정성 부족 또는 적용 범위 제약이 발생할 수 있었습니다. 이에 본 기술은 다공성 집전체, 상부 표면 전극 층를 핵심 수단으로 적용하여 금속-공기 이차전지에 사용될 수 있는 공기전극으로서, 다공성 집전체를 구현하는 기술 개념을 제안합니다.
이에 따라 금속-공기 이차 전지의 에너지 밀도, 효율 효과를 기대할 수 있으며, 공기 전극에서 확장된 삼중상 경계를 통해 실사용 환경에서의 안정성, 재현성 및 확장성을 함께 높일 수 있습니다. 또한 관련 산업에서 고성능 소재, 소자, 장치 또는 공정 기술로 활용될 수 있는 효과가 있으며, 후속 제품화와 공정 확장 측면에서도 유리하고 실증 전개에도 적합합니다.
Key Features:
본 기술은 젤 고분자 전해질을 포함하는 리튬공기전지용 전극의 제조방법에 관한 것입니다. 특히 리튬 공기 전지용 전극의 제조 방법에서 겔 고분자 전해질 용액를 바탕으로 전지 소재와 전극 설계의 성능, 구조 안정성 및 적용 효율을 높이도록 설계된 기술입니다.
종래에는 리튬 공기 전지의 충전 문제가 있어 성능 저하, 공정 복잡성, 안정성 부족 또는 적용 범위 제약이 발생할 수 있었습니다. 이에 본 기술은 상기 겔 고분자 전해질을 포함하는 리튬 공기 전지용 전극의 제조 방법을 포함하는 구성를 핵심 수단으로 적용하여 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 플루오르화 폴리비닐리덴(PVDF-HFP), 폴리에틸렌글리콜(PEO), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 구현하는 기술 개념을 제안합니다.
이에 따라 리튬 공기 전지의 성능을 향상시키고 Li2O2 축적으로 인한 과전압을 감소시킨다 효과를 기대할 수 있으며, 리튬 공기 전지용 전극의 제조 방법에서 겔 고분자 전해질 용액를 통해 실사용 환경에서의 안정성, 재현성 및 확장성을 함께 높일 수 있습니다. 또한 관련 산업에서 고성능 소재, 소자, 장치 또는 공정 기술로 활용될 수 있는 효과가 있으며, 후속 제품화와 공정 확장 측면에서도 유리하고 실증 전개에도 적합합니다.
Key Features:
본 기술은 금속유기골격과 리튬 친화성 금속 이온을 활용하여 리튬금속 전극의 덴드라이트 형성을 억제하는 기술입니다.
기존 리튬금속 전극은 수지상 성장과 낮은 계면 안정성으로 인해 수명 저하와 안전성 문제가 지속되었습니다. 이에 본 기술은 집전체 상에 금속유기골격과 유기 링커를 코팅해 리튬 이온 유도 경로와 균일한 핵생성 환경을 제공합니다.
이에 따라 덴드라이트를 줄이고 리튬 이온 전도성을 향상시킬 수 있어 고용량 이차전지의 안전성, 전력 밀도, 수명 특성을 높일 수 있습니다.
Key Features:
본 기술은 박테리아 셀룰로스 유래 탄소 집전체와 아연 금속을 결합한 아연/탄소 구조체를 이용해 수계 아연 이차전지 음극 성능을 개선하는 기술입니다.
기존 수계 아연 음극은 수성 전해질 환경에서 계면 불안정성과 부산물 형성으로 인해 반응 효율과 수명이 저하되는 문제가 있었습니다. 이에 본 기술은 박테리아 셀룰로스 기반 탄소 집전체를 적용해 전류 분포와 이온 흡착·환원 거동을 안정화하고 아연의 균일한 성장 환경을 제공합니다.
이에 따라 농도 저항과 부반응을 줄이면서 음극의 효율과 장기 안정성을 높일 수 있어 수계 아연전지의 성능 향상에 기여합니다.
Key Features:
본 기술은 박테리아 셀룰로스 유래 탄소 집전체와 리튬 화합물 층을 활용해 리튬이차전지 음극의 계면 안정성을 높이는 기술입니다.
기존 리튬 금속 음극은 낮은 쿨롱 효율, 전해질 분해, 부피 변화와 수지상 성장으로 인해 안정성이 떨어지는 문제가 있었습니다. 이에 본 기술은 탄소 집전체 상에 안정한 리튬 화합물 층을 형성하여 이온 투과와 계면 반응을 제어합니다.
이에 따라 전해질 분해를 줄이고 쿨롱 효율과 속도 특성을 개선할 수 있어 리튬이차전지의 에너지 밀도와 출력 성능 향상에 기여합니다.
본 기술은 3차원 나노다공성 구조의 자가유합 CuS 음극을 구현하여 나트륨 이차전지의 저장 용량과 수명을 향상시키는 기술입니다.
기존 황화구리계 음극은 낮은 용량과 빠른 성능 저하로 인해 실용화에 한계가 있었습니다. 이에 본 기술은 조성물 설계, 집전체 상 음극 형성, 3차원 다공성 구조 전환 공정을 통해 활물질 함량과 이온 확산 특성을 동시에 개선합니다.
이에 따라 CuS 음극의 용량 유지율과 장기 사이클 특성을 향상시킬 수 있어 나트륨 이차전지의 고성능화에 기여합니다.
Key Features:
본 기술은 높은 이온 전도도와 향상된 리튬 이온 수송수를 제공하는 고체 전해질 및 이를 포함하는 리튬이차전지 기술입니다.
기존 액체 전해질은 가연성과 높은 반응성으로 인해 안전성이 낮고, 리튬 덴드라이트 억제용 안정한 계면 형성에도 한계가 있었습니다. 이에 본 기술은 전기화학적으로 안정한 고체 전해질 조성과 제조 공정을 적용해 보다 안정적인 전지 구성을 구현합니다.
이에 따라 전해질 안전성을 높이고 리튬 이온 전달 효율을 향상시킬 수 있어 고에너지 밀도 리튬전지와 차세대 전고체전지 적용에 유리합니다.
Key Features:
본 기술은 용매열 합성법을 이용해 황화물계 고체 전해질을 단시간·저에너지로 제조하는 기술입니다.
기존 황화물계 고체 전해질 제조는 긴 반응 시간과 높은 에너지 소비로 인해 생산성이 낮은 문제가 있었습니다. 이에 본 기술은 용매열 반응 기반의 합성 공정을 도입하여 고순도 전해질을 보다 효율적으로 제조합니다.
이에 따라 황화물 고체 전해질의 제조 시간과 에너지 사용량을 줄이면서 생산성을 높일 수 있어 전고체전지용 소재 양산에 유리합니다.
본 기술은 3차원 네트워크 구조를 갖는 탄소 구조체를 포함하는 음극 전극 제조 방법에 관련된 것입니다.
해결하고자 하는 점은 충방전 시, 전기 전도성이 향상된 음극 전극을 제공하가 위함이며, 이를 위해 메인 파이버가 서로 랜덤하게 교차된 3차원 네트워크 구조의 탄소 전구체 음극을 제안합니다.
본 기술에 따른 음극 전극이 삽입된 리튬 이차 전지는, 장시간 충방전 사이클을 수행하는 동안, 음극 전극의 메인 파이버 표면 및 내부에 제공되는 기공 및 칼코겐 작용기에 의해, CE(coulombic efficiency) 및 안정성이 향상되는 뛰어난 특성을 보여줍니다.
본 기술은 한국연구재단의 파이 전자가 풍부한 고기능성 파이로폴리머의 형성 메커니즘과 레독스 특성 규명 연구지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 금속 음극 전극 및 이를 이용한 이차 전지에 관련된 것입니다.
본 기술이 해결하고자 하는 과제는 덴드라이트(dendrite) 성장이 억제된 금속 음극 전극이며 이를 위해 오목부의 내면을 나노 기공에 의해 표면적이 증가된 메조 포러스(mesoporous) 구조를 제안합니다.
본 기술은 나노 기공 및 산소 작용기에 의해 리튬 이온이 리튬 금속 덴드라이트로 성장되는 것을 억제될 뿐만 아니라 음극 전극 내에 부산물 생성되는 것이 억제될 수 있으며, 이에 대한 효과로 장시간 충방전 사이클에 대해 고효율 및 안정성을 가질 수 있는 뛰어난 장점이 있습니다.
본 기술은 한국연구재단의 파이 전자가 풍부한 고기능성 파이로폴리머의 형성 메커니즘과 레독스 특성 규명 연구과제 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 전도성 폴리머 층이 형성된 텔루륨 나노튜브를 포함하는 전극 활물질과 이차 전지용 전극의 제조 방법에 관한 것입니다.
음극에 나트륨, 알루미늄, 아연 등을 사용하는 기술이 이차 전지의 안정성을 높이고, 가격 경쟁력이 높아 각광을 받고 있으나 충방전 과정 중에 중간 물질이 전해질에 녹아 나와 양 전극 사이를 오가는 셔틀 효과가 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 기술은 텔루륨 소재를 나노튜브 형태로 합성하고, 이를 전도성 폴리머로 코팅하는 기술을 제안합니다.
본 기술을 통하여 전도성 폴리머 층을 형성한 텔루륨 나노튜브를 전극 활물질로 사용함으로써 중간 물질의 용출을 억제하기 위해 호스트 물질에 담지하여 전극 활물질을 제작하는 기존 기술보다 경제적이며 상용화에 한층 더 기여할 수 있으며 전극 내의 활물질의 비중이 감소하지 않아 에너지 밀도가 높아진다는 장점이 있습니다.
본 기술은 리튬 금속 이차전지 음극용 전극 소재의 제조 방법에 관한 것입니다.
고성능 차세대 이차전지로 리튬 금속을 음극으로 사용하는 것이 주목을 받고 있으나 덴드라이트 금속 성장으로 인한 발화와 폭발 등 안정성에서 문제점을 가지고 있기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 기술은 아크 방전을 통하여 질소 도핑된 의사용량 나노카본을 합성하는 방법을 제안합니다.
본 기술은 리튬 이온의 화학적 흡착을 통한 상전이 저항과 농도 저항을 감소시켜 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이온 전도성이 높은 고체 전해질 계면층이 형성된 이차전지용 전극을 통해 반복되는 충방전 사이클링에서도 높은 쿨롱 효율과 안정성을 확보할 수 있는 획기적인 리튬 금속 이차전지 음극용 전극으로 이차전지 산업 발전에 기여가 기대됩니다.
본 기술은 한국연구재단의 파이 전자가 풍부한 고기능성 파이로폴리머의 형성 메커니즘과 레독스 특성 규명 연구과제 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 금속-공기 배터리용 산화-환원 촉매, 공기전극 및 이를 포함하는 금속-공기 배터리용 막-전극 집합체에 관한 것입니다.
리튬-공기 배터리는 에너지 밀도가 기존 리튬 배터리보다 10배 이상 높아 차세대 이차전지로 유망하지만, 충전과 방전을 반복하여 리튬산화물(Li2O2)이 축적되면 전류 밀도와 수명 특성이 저하되는 문제점이 있습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 기술은 분리막을 통한 산화 환원 매개체(Redox Mediator, RM)의 투과를 감소시키는 방법을 제안합니다.
본 기술은 충전 및 방전 시 분리막을 통한 산화 환원 매개체의 투과를 감소시킴으로써 금속-공기 배터리의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 산화 환원 매개체의 크로스오버 (Crossover) 현상을 방지할 수 있습니다.
본 기술은 한국연구재단의 리튬이온 교환막을 이용한 고전류밀도 수전해 시스템 연구과제 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 사원계 양극 활물질의 제조방법에 관한 것입니다.
기존 삼원계에서 알루미늄을 추가로 도입한 사원계 전구체를 합성하는 경우 공침법을 이용 시, 물질 합성에 어려움이 있으며 특히 삼원계 NCM 전구체를 합성한 후에 추가적인 알루미늄 도핑 공정을 추가하여야 해서 공정이 복잡한 단점이 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 기술은 용매열 합성법 이용을 제안합니다.
본 기술에 따른 양극 활물질 제조방법은 공침법과 비교하여 조절 변수가 적고, 추가적인 알루미늄 도핑 공정 도입이 필요하지 않고 기존의 공정에 변화 없이 간단한 용매열 합성법을 이용하기 때문에 전구체 합성단계에서 알루미늄이 들어간 사원계 양극 활물질 전구체(NCMA 전구체)를 합성할 수 있으며, 균일한 크기를 가진 고품질의 구형 양극 활물질 합성이 가능하여 사원계 양극 활물질의 상업적 적용 가능성을 높여줄 것으로 예상합니다.
본 기술은 한국연구재단의 리튬 음극 기반 고용량 에너지 저장을 위한 기능성 계면 구조 연구과제 지원을 통해 개발되었습니다.
