본 기술은 리튬 이차전지 양극 활물질인 LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 표면에 리튬 이온으로 이온교환된 미세 제올라이트 입자를 코팅하여 전기화학적 안정성을 확보하고 사이클 특성과 수명을 개선하는 기술입니다.
리튬-니켈계 금속 산화물(NMC)은 고용량 구현에 유리하지만 사이클 특성이 좋지 않았습니다. 게다가 전해액과의 반응성이 높아 사용 기간이 길어질수록 수명이 급격히 줄어드는 문제가 있었습니다.
본 기술은 제올라이트 내부의 Na+ 등 양이온을 Li+로 교환한 뒤 0.1㎛ 이하로 밀링하여 활물질 100 중량부당 3~9 중량부로 코팅하고, 100~500℃ 열처리로 표면을 개질하도록 구성됩니다. 장거리 주행용 전기차 배터리와 수명 보증 기간이 긴 가정용 ESS 셀에 적용될 수 있어, 다공성 제올라이트가 전해액 부반응을 흡수하면서도 리튬 이동을 방해하지 않는 보호막으로 작동합니다.
본 기술은 폴리스티렌 주형을 이용한 용액 침전법으로 벌집 구조 또는 중공 구조의 Li3VO4 입자를 합성하고, 열처리로 주형을 제거하면서 입자 표면에 미량의 탄소를 균일하게 남겨 전기 전도도를 개선하는 기술입니다.
기존 리튬 바나듐 산화물은 벌크 형태여서 비표면적이 작아 전극 반응 속도가 제한되었습니다. 또한 전기 전도도가 낮아 고출력·고용량 배터리가 요구하는 성능을 충족하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 계면활성제 없이 유화 중합한 폴리스티렌 비드를 주형으로 삼아 Li3VO4를 코팅·침전시키고, 350~450℃ 열처리로 주형을 태워 없애 벌집 및 중공 구조를 만들면서 표면에 0.5~1.0 중량%의 잔류 탄소를 분포시키도록 구성됩니다. 급속 충전이 필요한 하이브리드 차량용 셀이나 고출력 에너지저장장치의 음극에 적용될 수 있어, 별도의 탄소 코팅 공정 없이도 넓은 반응 면적과 도전 경로를 한 번에 확보할 수 있습니다.
본 기술은 리튬 음극을 사용하는 금속 이차전지에서 리드탭의 배치 구조와 전극판 결합부의 물리적 표면 압력을 제어해 국부적인 전류 밀집을 완화하고, 금속 수지상(덴드라이트)의 형성과 성장을 억제하는 기술입니다.
리튬 음극과 같은 금속 전극을 사용하면 리드탭이 결합된 부위 주변에 전류 밀도가 국소적으로 집중되었습니다. 이 영역에서 덴드라이트가 빠르게 생성되어 전지의 안전성과 신뢰성이 저하되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 양극과 음극 리드탭을 서로 다른 방향에 결합해 전류 집중 영역을 분산하고, 복수의 리드탭 단위체로 전류를 고르게 나누며, 절연체 돌출부나 전극판의 양각·음각 패턴으로 리드탭 결합부 주변의 표면 압력을 높이도록 구성됩니다. 리튬 금속 음극을 쓰는 고에너지밀도 파우치 셀과 드론·전기차용 차세대 전지의 셀 설계에 적용될 수 있어, 소재 변경 없이 셀 구조만으로 단락 위험을 낮추는 해법이 됩니다.
본 기술은 CaxMoO3·yH2O(0
V2O5, MoO3, Mo6S8 등 기존 리튬 이온 전지용 양극 소재는 칼슘 이온 전지에 적용했을 때 칼슘 이온의 드나듦이 원활하지 않았습니다. 이로 인해 전지로서 구동이 불가능하거나 성능이 크게 제한되는 문제가 있었습니다.
본 기술은 칼슘 이온이 가역적으로 이동할 수 있는 사방정계 층상 구조의 CaxMoO3·yH2O를 설계하고, 산화몰리브덴·아이티온산염·몰리브덴산염을 반응시킨 생성물을 칼슘 화합물과 다시 반응시키는 공정으로 활물질을 얻도록 구성됩니다. 2가 이온 기반 포스트 리튬 전지 연구와 원가 절감형 에너지 저장 시스템의 양극 소재에 적용될 수 있어, 층간 수분이 칼슘 이온의 이동 통로를 넓혀 주는 설계 관점을 제시합니다.
본 기술은 단사정계 결정 구조를 갖는 수화 바나듐 산화물을 전극 활물질로 활용하여 칼슘 이온의 가역적인 탈·삽입(Intercalation/Deintercalation)을 가능하게 하는 기술입니다.
기존 리튬 이온 전지용 활물질을 칼슘 이온 전지에 적용하면 칼슘 이온이 비가역적으로 삽입되어 빠져나오지 못하는 현상이 발생했습니다. 그 결과 충·방전이 불가능하거나 성능이 매우 낮게 나타나는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 0 ≤ x < 2, 0 < y < 1 범위의 CaxV2O5·yH2O를 활물질로 사용하며, 바나듐 전해질 용액에서 전기화학적 산화로 탄소 소재 전극 위에 V2O5·yH2O를 직접 형성한 뒤 칼슘 전해질에서 전환시키도록 구성됩니다. 바인더 없이 활물질을 집전체에 바로 성장시키는 전극 공정과 칼슘 기반 대형 저장 전지 개발에 적용될 수 있어, 슬러리 코팅 단계를 줄이면서 활물질과 탄소 전극 사이의 밀착성을 높이는 이점이 있습니다.
본 기술은 글리콜 키토산 주쇄와 디벤즈알데히드기로 말단화된 폴리에틸렌글리콜(PEG) 측쇄를 이민 결합으로 가교하여, 실리콘 음극의 부피 팽창을 제어하고 이온 전도성과 자가 치유 능력을 극대화한 하이드로겔 형태의 고분자 바인더 기술입니다.
실리콘 음극은 충·방전 과정에서 약 400%에 이르는 급격한 부피 변화를 겪으며, 이 때문에 실리콘 입자가 파쇄되고 전극 구조가 무너지며 전기적 접촉이 끊기고 전해액과의 부반응이 늘어나 수명이 짧아지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 글리콜 키토산의 아민기와 디벤즈알데히드 말단 PEG의 알데히드기 사이에 가역적인 이민 결합을 형성해 그물망 구조의 고분자 네트워크를 이루도록 구성됩니다. 이 네트워크가 외부 물리적 스트레스를 흡수하며 스스로 회복하고, 수산기와 아민기는 계면 접착력을, PEG 영역은 리튬 이온 전도성을 높입니다. 급속 충전으로 팽창 속도가 빠른 실리콘 고함량 음극이나 웨어러블 기기용 소형 셀에 적용될 수 있어 바인더 자체가 이온 통로 역할까지 맡아 도전재와 전해질 설계의 여유를 넓혀 줍니다.
본 기술은 라디칼 스캐빈저인 트리메시틸보란(TMB)을 텅스텐 산화물(WO3) 표면에 내장한 복합체를 분리막에 코팅하여, 전지 내부의 전기화학적 부반응에서 생기는 라디칼 종을 화학적으로 제거하고 전해질 분해를 억제하는 기술입니다.
고에너지 밀도 Ni-rich NCM 양극을 사용하면 표면의 불안정한 Ni4+ 종이 주변 전해질과 반응해 반응성이 높은 라디칼 종을 만들어 내고, 이것이 연쇄적인 전해질 분해와 전지 수명 저하로 이어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 TMB를 텅스텐 산화물에 고정한 WO3-TMB 복합체를 제조하여 분리막 표면에 약 12 μm 두께의 층으로 코팅하도록 구성되며, TMB 중심의 붕소 원자가 빈 p-궤도를 통해 라디칼 종과 결합하여 이를 소거합니다. Ni 함량이 높은 하이니켈 양극을 쓰는 프리미엄 전기차 셀과 장주기 운용이 요구되는 전력 저장 모듈에 적용될 수 있어 Ni4+ 기원의 라디칼이 전해질 전체로 번지기 전에 분리막 표면에서 붙잡아 둘 수 있습니다.
본 기술은 광경화형 바인더와 열경화형 바인더를 혼합한 슬러리를 기판에 도포하고, 자외선에 의한 1차 광경화와 열에 의한 2차 열경화를 순차적으로 수행하여 고체전해질막의 기계적 물성과 치수 안정성을 개선하는 기술입니다.
기존 단일 경화 방식은 광경화만 사용할 경우 내부가 덜 굳고, 열경화만 사용할 경우 경화 시간이 길어지고 열 변형이 생기며, 성형 중 크랙이 발생하는 등 제조상의 한계가 있었습니다. 또한 슬러리에 용매를 사용하면서 환경 오염과 추가 비용이 발생하는 문제가 존재했습니다.
본 기술은 아크릴레이트·에폭시·티올계 액상 광경화형 바인더와 에폭시·실리콘·이소시아네이트계 열경화형 바인더를 무용매 상태로 이온전도성 무기물 입자와 혼합한 뒤, 100~450nm 자외선 광경화와 50~150℃ 열경화를 차례로 거치도록 구성됩니다. 산화물·황화물·할라이드계 전고체 전지의 롤투롤 전해질막 양산 라인에 적용될 수 있어 건조 공정과 용매 회수 설비를 줄이면서 크랙 없는 균일한 막을 얻을 수 있습니다.
본 발명은 기획재정부의 이온전도도 1mS/cm 이상 두께 30μm 이하의 고체전해질 막 제조기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 리튬, 인산, 철, 망간 전구체 용액의 혼합 부피비를 제어하고 상온에서 목표 온도까지 승온하며 교반하는 공정으로 LiMn0.5Fe0.5PO4 양극활물질을 합성한 뒤, 입자 표면에 탄소층을 형성하여 메모리 이펙트를 방지하고 율속 특성을 개선하는 기술입니다.
기존 철 기반 양극활물질(LFP)은 충방전 과정에서 메모리 이펙트가 나타나 방전 전압과 용량이 감소하는 문제가 있었습니다. 아울러 고출력이 요구되는 조건에서는 율속 특성이 크게 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 철·망간 혼합 전구체 용액과 인산 전구체 용액의 부피비를 3.41:1 초과 4.54:1 미만으로 맞추고 상온에서 180℃까지 서서히 승온하며 교반한 후, 아스코빅엑시드와 글루코즈로 철 산화를 막으면서 표면 탄소층을 입혀 전하 이동 저항과 리튬 확산 저항의 관계를 최적화하도록 구성됩니다. 전기차용 LMFP 배터리, 고출력 전동공구 및 ESS용 인산계 셀에 적용될 수 있어 반복 부분충전 이후에도 방전 전압 하락 없이 급속 방전 성능을 유지할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 새로운 광전기화학 현상의 발견과 규명: 계면 엔지니어링을 통한 광전기화학적 거동 제어 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 분리막 본체 내부에 자가치유 단량체를 담은 마이크로 도관 또는 캡슐을 내장하고 표면에 촉매를 배치하여, 균열이 생기면 단량체가 모세관 현상이나 열 용융으로 균열 부위에 이동해 개환 복분해 중합(ROMP)으로 경화되며 틈을 메우는 기술입니다.
과충전, 과방전 또는 외부 충격으로 분리막이 찢어지거나 균열이 생기면 양극과 음극이 직접 맞닿아 단락이 발생하는 문제가 있었습니다. 이러한 단락은 전지 발열과 폭발 같은 안전사고로 이어질 위험이 컸습니다.
본 기술은 다이사이클로펜타다이엔(DCPD) 등 유동성 열가소성 탄성체로 이루어진 자가치유유닛과 그럽스(Grubbs) 촉매를 분리막 내부에 도입하여, 균열 발생 시 자가치유유닛이 흘러들어 해당 영역을 경화시키고 심한 발열 시에는 분리막 기능을 차단해 과전류 폭발을 막도록 구성됩니다. 진동과 충격이 잦은 전기차 배터리팩, 드론 및 웨어러블 기기용 파우치 셀에 적용될 수 있어, 미세 손상이 내부 단락으로 번지기 전에 스스로 봉합되는 수동형 안전장치 역할을 합니다.
본 기술은 리튬 전이금속 복합 산화물 입자 표면에 MB2(M=Ti, Cr, Zn, V) 화학식의 붕소 화합물을 코팅하여 양극 활물질의 물리적·화학적 안정성을 높이는 기술입니다.
층상 구조 리튬-망간계 산화물은 구조적 불안정성 때문에 사이클 특성이 저하되고, 고용량 리튬-니켈계 산화물 역시 사이클 수명이 짧고 전해액과 쉽게 반응하는 문제가 있었습니다. 이로 인해 양극 활물질의 수명과 출력 특성을 동시에 확보하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 리튬 복합 산화물 입자에 TiB2 등 붕소 화합물을 0.1~10 중량% 코팅한 뒤 100~500℃에서 열처리하여 표면을 개질하도록 구성됩니다. 전기차용 고니켈 셀이나 고출력 전동공구 배터리의 양극 소재로 적용될 수 있어, 전해액 부반응을 억제한 채 반복 충방전 후에도 출력 저하가 적은 전지 설계에 기여합니다.
본 기술은 칼슘 이온이 가역적으로 탈·삽입될 수 있는 단사정계 결정 구조의 AgxV2O5(0 < x < 0.5)를 양극활물질로 채용하여 칼슘 이온 전지의 전기화학적 구동을 실현하는 기술입니다.
리튬 이온 전지용으로 쓰이던 기존 양극활물질은 2가 양이온인 칼슘 이온을 가역적으로 받아들이고 내보내기 어려웠습니다. 그래서 칼슘 이온 전지에 적용하면 충·방전이 원활하지 않거나 아예 작동하지 않는 문제가 있었습니다.
본 기술은 은 전구체와 바나듐 산화물을 혼합한 뒤 과산화수소 반응과 열처리를 거쳐 얻은 단사정계 결정성 AgxV2O5를 양극활물질로 사용해, 칼슘 이온의 가역적 인터칼레이션 경로를 확보하도록 구성됩니다. 리튬을 대체하는 저비용 칼슘 기반 이차전지와 자원 수급 안정성이 중요한 계통 연계형 저장 설비에 적용될 수 있어, 비교적 간단한 습식 합성과 열처리만으로 칼슘 구동 양극을 확보할 수 있다는 점이 강점입니다.
본 기술은 리튬 이온으로 교환하지 않은 Y, 베타, 모데나이트 등 특정 제올라이트를 이온 전도성 고분자와 리튬염 매트릭스에 분산시켜, 고분자의 결정화를 막고 루이스 산-염기 상호작용으로 리튬 이온의 확산 경로와 농도를 최적화한 복합 고체 전해질 기술입니다.
기존 고체 전해질은 상온 이온 전도도가 약 10^-5 S/cm 수준에 머물러 전지 성능이 제한되었습니다. 또한 금속 리튬 음극과 함께 사용할 때 리튬 덴드라이트가 성장하고 전극 계면이 불안정해지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 나트륨, 수소 또는 암모늄 이온을 함유한 비교환 제올라이트 나노 입자를 PEO 등의 이온 전도성 고분자 및 LiTFSI 등의 리튬염과 혼합해, 고분자의 무정형 영역을 넓히고 제올라이트 표면의 리튬 이온 농도를 높이도록 구성됩니다. 그 결과 상온에서 4.5×10^-4 S/cm 이상의 이온 전도도를 확보하며, 리튬 금속 음극을 채용한 전고체 전지와 발화 위험을 낮춰야 하는 전기차·웨어러블 기기용 박막 전지에 적용될 수 있어 가열 장치 없이도 상온 구동이 가능한 고분자계 전해질 설계를 뒷받침합니다.
본 기술은 삼방정계 나시콘(NASICON) 구조의 NaV2(PO4)3를 양극 활물질로 사용하여, 나트륨 이온이 빠져나간 자리에 칼슘 이온(Ca2+)이 가역적으로 삽입·탈리되도록 한 칼슘 이온 전지용 전극 조성물 기술입니다.
V2O5, MoO3, Mo6S8 등 리튬 이온 전지용으로 개발된 기존 양극 물질은 2가 이온인 칼슘의 가역적 탈·삽입이 어려웠습니다. 이 때문에 칼슘 이온 전지에 그대로 적용하면 충·방전 자체가 불가능하거나 성능이 크게 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 Na3V2(PO4)3를 먼저 합성한 뒤 전기화학적 또는 화학적 산화로 나트륨 이온 일부를 제거해 NaV2(PO4)3 상태로 전환함으로써, 칼슘 이온이 드나들 수 있는 활성 사이트를 미리 확보하도록 구성됩니다. 리튬 자원 의존을 줄이려는 차세대 다가 이온 전지와 대용량 정치형 에너지저장장치용 양극 소재에 적용될 수 있어, 풍부하고 저렴한 칼슘을 전하 운반체로 활용하는 전지 개발의 실마리를 제공합니다.
본 기술은 리튬 이차전지 분리막 표면에 알루미늄 산화물(Al2O3)과 라디칼 소거제인 트리스(2,4,6-트리메틸페닐)포스핀(TMPP)의 복합체를 코팅하거나 내장하여, 전해질 분해로 생기는 유해 라디칼을 화학적으로 제거하고 전극 계면의 안정성을 높이는 기술입니다.
NCM811과 같은 고에너지 밀도 전극을 사용하면 전해질 분해 반응에서 불안정한 라디칼 중간체가 생성되고, 이 라디칼이 전지 내부의 연쇄 분해 반응을 가속하여 사이클링 성능이 떨어지는 문제가 있었습니다.
본 기술은 Al2O3의 하이드록실기(-OH)와 TMPP를 응축 반응시켜 복합체를 제조한 뒤 딥 코팅 공정으로 폴리에틸렌(PE) 분리막 표면에 도입하도록 구성됩니다. 낮은 산화 상태의 인(P) 원소가 라디칼과 결합해 소거 작용을 하고, Al2O3가 표면 친수성을 높여 전해질 함침율과 이온 전도도가 개선됩니다. 기존 PE 분리막 코팅 라인을 그대로 활용하려는 분리막 제조사나 고니켈 양극 셀의 수명 연장이 필요한 전동공구·전기차 배터리에 적용될 수 있어 전해액 조성을 바꾸지 않고도 분리막 단에서 부반응 연쇄를 끊어낼 수 있습니다.
