하이망간 핵심소재를 적용한 고전압(4.5V이상) 에너지밀도 260Wh/kg급 배터리 설계 및 공정 기술 개발

본 사업은 전기차 시장 확대, 탄소중립 요구, 데이터센터 에너지 문제 등 산업 전반의 변화에 대응하기 위해 배터리 및 전기전자 분야 핵심 기술 개발을 지원하는 국가 R&D 프로그램입니다. 소재·부품·공정·시스템 등 총 7개 세부사업을 대상으로 하며, 기업·대학·연구기관 등 다양한 기관이 참여할 수 있습니다. 특히 산업별 수요와 고성능·저비용 기술 확보를 목표로 실증 기반의 연구개발을 강화한 것이 올해 공모의 특징입니다. 이를 통해 글로벌 시장에서의 기술 경쟁력을 확보하고 미래 산업 생태계를 강화하는 것을 지향합니다.

이 과제는 고전압(4.5V 이상)에서도 안정적으로 300회 충·방전이 가능하며 260Wh/kg 에너지밀도, 20Ah 급 용량, 300 cycle 이후 85% 이상 성능 유지율을 확보하는 하이망간 배터리 기술을 개발하는 것이 목표입니다. 이를 위해 고에너지밀도 전극 설계, 안정적인 계면 제어, 셀 구조 최적화, 초기 활성화 및 포메이션 효율 향상 등 핵심 기술을 단계적으로 확보합니다. 나아가 실사용 환경에 대응 가능한 셀 설계와 시제품 제작 및 공인기관 검증을 수행하여 TRL 7 단계 수준의 실증 기술을 확보하는 것을 최종 목표로 합니다.

본 과제는 하이망간 기반 고전압 배터리의 핵심 성능(에너지밀도·수명·안전성)을 확보하기 위한 기술 개발에 초점을 맞춘 연구개발 프로젝트입니다. 전기차, ESS 등 고출력·고안정성 시장을 위한 실증 수준의 배터리 설계와 공정기술 확보가 핵심입니다. 주요 연구 내용은 다음과 같이 구성됩니다. 1. 고에너지밀도 전극 설계 및 제조 기술 개발 - 하이망간 양극 소재의 용량 및 고전압 안정성 확보 - 면적당 용량, 초기 효율, 고온·상온 싸이클 수명 향상 설계 - 전극 도포·건조 등 공정 조건 최적화 2. 안정성 강화를 위한 계면 제어 및 셀 구조 기술 개발 - 고전압(≥4.5V) 환경에서의 계면 분해 억제 기술 - 고안전성 전해액 및 첨가제 적용 - 셀 구조 설계를 통해 에너지밀도 극대화 3. 고효율 포메이션 및 초기 활성화 기술 확보 - 초기 효율 향상 및 불량률 감소를 위한 포메이션 조건 개발 - 초기 활성화 공정에서의 전기·열 안정성 검증 4. 셀 설계 및 에너지밀도 극대화 기술 개발 - 20Ah급 셀 설계 및 스택 구조 최적화 - 260Wh/kg 이상 달성을 위한 밀도 및 소재 최적 배합 5. 시제품 제작 및 공인기관 성능 검증 - 실사용 조건에서의 수명(300 cycle, 85% 유지율), 안전성, 출력 성능 평가 - TRL 7 단계 수준의 실증 데이터 확보 이 과제를 통해 기업은 차세대 고전압 하이망간 배터리 기술을 확보할 수 있으며, 전기차·ESS 등 다양한 산업 분야에서 경쟁력 향상이 기대됩니다.