국립산업기술종합연구소(AIST, 회장: 노마쿠치 타모츠) 첨단 제조 연구소(원장: 무라야마 노리미츠) 기능 통합 그룹의 하마모토 고이치(연구원)와 후지시로 요시노부(리더)가 상온에서 리튬 이온 전도성이 높은 바카라 추천 전해질 시트를 개발했습니다
개발된 바카라 추천 전해질 시트의 결정립계 저항은 지금까지 실현하기 어려웠던 상당한 감소를 새로운 소결 공정을 통해 달성했습니다 시트는 높은 전체 전도성(1×10-3S/cm) 실온에서 얇은 대면적 시트는 기존 제품보다 에너지 효율적으로 제조할 수 있습니다 따라서 안전성이 높은 전고체 리튬이온전지용 바카라 추천 전해질로서의 활용이 기대된다 이 필름은 내수성이 뛰어나 차세대 축전지로 기대되는 리튬공기전지용 전해질 소재로서의 요구사항을 충족해 고성능 이차전지 개발을 가속화할 것으로 기대된다
리튬이온전지는 높은 에너지 밀도와 고전압 등 우수한 특성으로 인해 소형 및 휴대형 정보 단말 장치에 널리 사용되고 있습니다 가까운 미래에는 대형 리튬 이온 배터리가 자동차, 전력 저장 장치, 부하 평준화 장치, 산업 기계, 공작 기계 등의 운송 장비에 광범위하게 사용되어 안전성이 더욱 요구될 것입니다 고체 전해질은 리튬이온전지의 안전성을 높이는 데 효과적인 것으로 여겨진다 고체 전해질 중 바카라 추천 전해질은 밀도가 높고 불연성이 우수하며 장기 안정성이 좋아 적용이 기대된다 현재 황화물 기반 바카라 추천 전해질은 리튬 이온 전도성이 유기 전해질과 동일하기 때문에 유리하지만, 박막의 기계적 강도가 낮은 등 크기와 관련된 문제가 남아 있습니다 또한, 차세대 고성능 전지인 리튬공기전지에 황화물계 바카라 추천 전해질을 적용하는 것은 내수성이 낮아 어려운 것으로 여겨진다
나시콘(NASICON)형 결정 구조를 갖는 LTAP 기반의 유리 바카라 추천 전해질은 바카라 추천 전해질 중 내수성이 매우 높은 소재로 개발되었습니다 이 소재를 사용한 기존 제품에서는 다결정체로서의 전체 전도성이 1×10-4S/cm입니다 따라서, 실제 사용을 위해서는 전도성의 증가가 요구됩니다 또한, 바카라 추천의 제조는 보다 에너지 효율적이어야 하며, 얇고 편평한 소재의 대면적 시트를 만드는 것이 어렵다
AIST는 이온 전도성 바카라 추천에 중점을 두고 차세대 자동차 및 모바일 장치용 소형 전원에 적용할 수 있는 새로운 하이브리드 전원 기술에 대한 연구를 수행하고 있습니다 산화물이온전도성 바카라 추천을 이용한 고성능 마이크로 SOFC 등 다양한 연료 활용이 가능한 고효율 에너지 전환 기술을 개발했다(Science 2009, AIST TODAY, No08, Vol 11, 2011) 본 연구에서 연구진은 혁신적인 이차전지에 사용하기 위해 상온에서 높은 리튬이온 전도성을 나타내는 내수성 대면적 바카라 추천 전해질 시트 제조 공정 기술을 개발했다 충전식 배터리는 AIST에서 개발한 에너지 변환 기술과 결합하여 사용됩니다
연구원들은 이론적으로 리튬 이온 배터리보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 공기 배터리 및 전고체 리튬 이온 배터리에 적용하는 것을 목표로 NASICON 유형의 결정 구조를 갖는 LTAP 기반 방수 바카라 추천에 중점을 두었습니다 기존 공정에서는 NASICON형 결정 구조를 갖는 LTAP계 유리 바카라 추천 전해질의 원료를 1400℃ 부근에서 용융시키고, 유리화에 의해 형성된 분말을 전해질 시트나 전해질 기재 제조에 사용한다 본 연구에서는 고상반응을 이용하여 저온에서 결정화된 분말을 전해질 시트 제조를 위한 출발물질로 직접 사용한다 상분리를 이용한 소결 기술도 개발됐다 이를 통해 NASICON형 결정 구조를 가지며 제조 에너지 효율성이 훨씬 높은 대면적 LTAP 기반 유리 바카라 추천 전해질 시트를 제조할 수 있게 되었습니다 동시에, 바카라 추천 전해질의 문제였던 결정의 입계 저항을 대폭 감소시켜 다결정 전해질의 전체 전도성을 결정 내 고유 이온 전도성에 가깝게 달성했습니다 개발된 바카라 추천 전해질 시트(그림 1)는 높은 전체 전도성(1×10-3S/cm)(그림 2), 최대 800°C까지 높은 내수성과 높은 열 안정성을 제공합니다
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| 그림 1 : 개발된 바카라 추천 전해질 시트 |
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| 그림 2 : 바카라 추천 전해질 시트의 리튬 이온 전도도의 온도 의존성 |
바카라 추천 전해질 시트는 굽힘 응력에 대한 충분한 강도를 가지고 있습니다 80μm 두께의 바카라 추천 전해질 시트는 반복 굽힘 후에도 깨지지 않았습니다(곡률 반경 약 5cm)(그림 3) 바카라 추천 전해질 시트는 유연성이 있어 자동차의 전원으로 사용 시 진동 등의 외부 응력을 견딜 수 있을 것으로 기대된다
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| 그림 3 : 바카라 추천 전해질 시트의 유연성 |
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| 그림 4 : 테스트 셀의 충방전 성능 |
개발된 바카라 추천 전해질 시트에 올리빈형 리튬철인산염 양극을 적용한 후, 유기전해질액 함유 고분자 필름과 금속 리튬박 음극을 사용하여 코인형 리튬이온전지를 제작하여 개발된 시트가 축전지용 고체전해질로 기능하는 것을 확인하였다 충방전 사이클 테스트를 통해 코인셀은 5번째 사이클에서 인산철리튬 이론용량의 약 85%의 방전용량을 나타냈으며, 개발된 시트는 고체전해질로서 효과적으로 기능하는 것을 확인하였다(도 4)
개발된 바카라 추천 전해질에는 금속 리튬이 전해질과 직접 접촉할 때 열화를 일으키는 것으로 알려진 티타늄이 포함되어 있습니다 따라서, 전류축전지의 제조에 있어서 유기전해질액을 함유한 고분자를 사용하는 등의 고안이 필요하다 이번 연구개발에서는 이온전도도가 낮아 실용적이지 않다고 여겨지던 금속리튬에 대한 내구성이 높은 전해액 소재에 본 제조공정을 적용하여 내식성을 갖춘 고리튬 전도성 보호막을 구현함으로써 전고체 리튬이온전지 및 리튬공기전지의 시험생산 및 실용화에 중점을 둘 예정이다