제목

이온/전류분포 동시제어 metallophilic 자가지지기반 반수지 금속 음극 개발 및 미래형 금속 배터리 응용

상세 설명

본 연구는 리튬(Li) 및 아연(Zn) 기반 미래형 금속 배터리의 상용화를 위한 핵심 장애요소인 수지상(Dendrite) 성장 문제를 근본적으로 해결하고자, 이온/전류 분포를 동시에 제어할 수 있는 metallophilic 자가지지체 기반의 고안정성 금속 음극을 개발하는 데 중점을 둔다. 이를 위해 Li/Zn 금속의 균일한 핵생성과 전착/탈리 제어가 가능한 무기 세라믹 소재 및 metallophilic 합금소재를 복합화한 자가지지체를 설계하고, 그 내부 구조를 계층적으로 최적 배치함으로써 이온 및 전류의 균일한 분포를 유도한다. 더불어, 선택적 이온 투과층 및 산화방지막 기술을 융합하여 금속 표면의 반응 안정성을 높이고, 전해질과의 부반응 및 수지상 생성을 억제한다. 이러한 기술을 바탕으로 본 과제는 Li-S, Li-air, Zn-air 등 미래형 고에너지 배터리 시스템에 적합한 금속 음극 구조를 구현하고, 풀셀 단위의 작동 변수 정밀 제어를 통해 장수명·고출력·고용량 특성을 확보한다. 또한, metallophilic 계열 합금/무기소재 기반의 음극 안정화 전략은 Na, Mg, Al 등 다양한 금속계 전지로의 확장이 가능하여 응용 범위가 넓다. 기대효과로는 차세대 전기차 및 에너지저장시스템(ESS) 시장에서의 기술적 경쟁 우위 확보, 금속 음극 관련 원천특허 선점, 수입 연료 대체 및 배터리 유지비 절감 등 경제적·산업적 파급력이 크며, 세계 시장 수출 전략에도 결정적인 기술 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

기관명

과학기술정보통신부

예산

키워드

프로젝트 기간

2024년 02월 - 진행 중

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