리튬 금속·리튬이온 전지의 안전성 확보 및 고에너지 전극 제조 연구

Safety and High-Energy Electrode Manufacturing for Lithium Metal and Lithium-Ion Batteries

연구 내용

열폭주 억제형 분리막과 리튬 도금 억제 프로토콜, 전극 표면 기능화 기반 드라이 제조를 결합해 고에너지 전지의 안전성과 성능을 동시 확보하는 연구입니다.

리튬 금속 전지에서 열폭주와 안전성 문제를 해결하기 위해 DBDPE와 CaO 기반 분리막 조성으로 가스상·액상 소화 특성을 동시에 구현하는 전략을 연구합니다. 전기화학 성능 측면에서는 fast-charging 중 graphite anode에서 발생하는 Li plating과 부산물 형성을 줄이기 위해 active control pulse를 포함한 다단계 충전 프로토콜을 설계하고, 비파괴 진단과 post-mortem 분석으로 열화 원인을 확인합니다. 또한 PTFE 기반 드라이 전극에서 전자빔 조사로 표면 친수성을 유도해 두꺼운 전극 내부까지 전해질 젖음과 이온 이동을 균일화하는 제조 기술을 확보합니다.

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6건

연구 흐름

초기에는 리튬 금속 전지의 안전성 저해 요인을 분리막 설계로 접근하여, DBDPE–CaO 코팅 폴리에틸렌 분리막을 통해 열폭주 상황에서 소화 메커니즘이 동작하는 원리를 제시했습니다. 이후 고출력 운전 환경에서 Li plating이 성능 열화로 이어지는 문제를 fast-charging 프로토콜로 제어하는 연구로 확장하고, pulse 설계와 전극 계면에서의 Li 축적 감소를 근거로 성능 개선을 설명했습니다. 동시에 전극 제조 공정의 지속가능성 관점에서, 전자빔 유도 기능화로 PTFE의 젖음성을 개선해 hyper-areal capacity를 달성하는 드라이 전극 제조 방향을 병행했으며, 이종 원소가 포함된 호스트에서 리튬 석출의 성장 방향을 inward로 유도하는 연구도 함께 진행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

열폭주 억제 분리막 소재
가스상·액상 소화 메커니즘 구현
리튬 도금 억제 충전 프로토콜
EV용 고속충전 안정화
이종원소 제어 리튬 석출 호스트
inward 성장 유도 설계
전자빔 기반 전극 표면 기능화
드라이 전극 제조 공정 고도화
고적재 전극 내 젖음성 향상
파우치 셀 포장 신뢰성 확보