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| + | ◇ 삼성은 전동공구 등에 들어가는 소형 배터리에 니켈 함량 88% 이상의 NCA(Ni, Co, Al) 양극 활물질을 사용하며, 이를 중대형배터리에 적용할 예정이라 밝혔다. 이는 리튬이온전지가 스마트폰과 같은 소형기기에서 전기자동차 같은 중대형기기까지 용도가 확장됨을 의미한다. | ||
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| + | ◇ 세계 리튬 2차 전지 시장규모는 2017년 187억 달러이며, xEV용이 50.3%, IT용 소형전지가 46.0%, ESS용이 3.7%를 차지하고 있다. | ||
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| + | ◇ 중국은 2009년 이후로 정부의 전폭적인 지원 하에 BYD를 필두로 40여개의 이차전지 전해질 소재 생산업체가 커다란 성과를 거두며 활약 중이다. | ||
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*특허조사 및 특허 전략 분석 | *특허조사 및 특허 전략 분석 | ||
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| + | ◇ 미쓰비시 화학은 음극 표면에 양질의 SEI(Solid Electrolyte Interphase)를 형성하여 전극 표면에서 리튬이온은 통과시키지만 전자는 통과시키지 않는 VC(Vinyliene Carbonate) 첨가제 특허를 보유하고 있다. | ||
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| + | ◇ 순천향대학교 산학협력단은 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법의 특허를 보유하고 있다. | ||
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| + | ◇ 삼성 SDI 주식회사는 ethylene carbonate와 같은 비수성 유기용매와 LiPF6, LiClO4 등의 리튬염을 포함하는 전해액에 대하여 특허를 보유하고 있었으나, 현재는 존속기간 만료로 인해 법적으로 소멸된 상태다. | ||
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| + | ◇ 기존의 전해액과는 다르게 고온에서 SEI층 형성이 용이한 전해액을 사용함으로써 기존의 LiB보다 고온에서 내구성이 높은 LiB의 기반이 되는 전해액을 목표로 한다. | ||
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| + | ◇ 새로운 전해액을 기반으로 보다 긴 수명을 지닌 리튬이온전지 배터리의 기반을 목표로 한다. | ||
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2020년 12월 11일 (금) 04:21 판
프로젝트 개요
기술개발 과제
PC/DEC LiPF6 1M 의 전해질 조건에서 Furanone 1.5wt%와 LiBF4 첨가에 의한 Graphite 전극에서의 SEI형성 메커니즘 분석
(Analysis of SEI formation mechanism in grapgite electrode by addition of 1.5wt% furanone and LiBF4 in PC/DEC Lipf6 1M electrolyte condition)
과제 팀명
LIB service
지도교수
정철수 교수님
개발기간
2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 화학공학과 2012XXX3** 정**(팀장)
서울시립대학교 화학공학과 2013XXX1** 박**
서울시립대학교 화학공학과 2014XXX2** 홍**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
◇ 전해액에 를 첨가하여 만든 전해액을 사용하여 배터리 성능 변화의 추이를 살핀다.
◇해당 실험에서 유의미한 성능변화가 관찰된다면, 그 변화의 원인을 분석한다.
◇앞서 언급한 실험에서 분석한 자료를 바탕으로, LIBF4가 SEI층을 형성하는 데에 어떠한 기여를 했는지 밝힌다.
개발 과제의 배경
◇현재 상용화된 LIB용 전해액의 용매는 크게 EC,PC,DEC등이 있으나, 이들 만의 조성으로는 상용화 가능한 전지 성능을 구현하기 어렵기 때문에 FEC, Furanone등의 첨가제 개발이 필요하다.
◇기존에 존재하던 전해액들로는 점점 고성능화 되어가는 LIB의 요구조건을 만족시키기 어렵기 때문에 끊임없는 개선이 필요하다.
◇저온과 고온 성능 모두 좋을 것으로 예상되는 PC를 solvent로 사용하고 Graphite전극의 SEI층의 형성을 위해 furanone을 첨가해보았으나, 상용화할 수 있는 성능에 도달하지 못했고 이에 Furanone첨가 조건을 개선시키고자 한다.
◇수명성능을 해결하기 위해 새로운 첨가제를 찾던 중 salt 조건을 변화시켜 성능을 끌어올린 사례를 발견하였고, 이를 통해 PC계 전해액의 성능 개선이 가능한지 연구할 필요성을 느꼈다
◇LIBF4를 첨가하여 유의미한 성능개선이 이루어질 경우, 저온과 고온 모두에서 작동가능한 배터리 전해액을 만들 수 있을 것으로 기대된다.
개발 과제의 목표 및 내용
◇LiBF4염의 첨가 %에 따라 어떤 변화가 있는지 관찰한다.
◇LiBF4첨가 후 배터리 성능이 개선되거나 저하되었을 경우 그에 대한 분석을 진행해서 원인을 파악한다
◇기존 LiPF6만 첨가한 배터리와 비교분석하여 SEI형성에 LiBF4가 어떤 영향을 끼쳤는지 분석한다.
◇분석한 자료를 통해 PC전해액의 SEI형성 메커니즘에 대해 밝힌다
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
◇ 삼성은 전동공구 등에 들어가는 소형 배터리에 니켈 함량 88% 이상의 NCA(Ni, Co, Al) 양극 활물질을 사용하며, 이를 중대형배터리에 적용할 예정이라 밝혔다. 이는 리튬이온전지가 스마트폰과 같은 소형기기에서 전기자동차 같은 중대형기기까지 용도가 확장됨을 의미한다.
◇ 세계 리튬 2차 전지 시장규모는 2017년 187억 달러이며, xEV용이 50.3%, IT용 소형전지가 46.0%, ESS용이 3.7%를 차지하고 있다.
◇ 중국은 2009년 이후로 정부의 전폭적인 지원 하에 BYD를 필두로 40여개의 이차전지 전해질 소재 생산업체가 커다란 성과를 거두며 활약 중이다.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
◇ 미쓰비시 화학은 음극 표면에 양질의 SEI(Solid Electrolyte Interphase)를 형성하여 전극 표면에서 리튬이온은 통과시키지만 전자는 통과시키지 않는 VC(Vinyliene Carbonate) 첨가제 특허를 보유하고 있다.
◇ 순천향대학교 산학협력단은 탄산프로필렌계 전해질을 가지는 이차전지의 제조방법의 특허를 보유하고 있다.
◇ 삼성 SDI 주식회사는 ethylene carbonate와 같은 비수성 유기용매와 LiPF6, LiClO4 등의 리튬염을 포함하는 전해액에 대하여 특허를 보유하고 있었으나, 현재는 존속기간 만료로 인해 법적으로 소멸된 상태다.
◇ 기존의 전해액과는 다르게 고온에서 SEI층 형성이 용이한 전해액을 사용함으로써 기존의 LiB보다 고온에서 내구성이 높은 LiB의 기반이 되는 전해액을 목표로 한다.
◇ 새로운 전해액을 기반으로 보다 긴 수명을 지닌 리튬이온전지 배터리의 기반을 목표로 한다.
- 기술 로드맵
내용
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
내용
- 마케팅 전략 제시
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
내용
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
내용
구성원 및 추진체계
내용
설계
설계사양
제품의 요구사항
내용
설계 사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
상세설계 내용
내용
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
내용
포스터
내용
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
