1) 리튬금속전지용 이중박막 고체전해질 (BTSE) 소재 디자인 및 제작공정 개발 (1차년) ① 이중박막 고체 전해질 (Bilayer Thin-film Solid Electrolyte: BTSE)의 물성/조성/구조 디자인 a) BTSE (이온전도층 + Li-전해질 계면층)의 물성/조성/구조 설계 ■ 물성: 무기계 전해질: 고이온전도성, 고결정성, 화학적 안정성, 높은 기계적 강도 유기계 전해질: Li 반응 안정성, 기계적 연성, 유/무기 고밀착력, 비정질 자가치료성 ■ 구조: 이온전도층 (3차원 다공성 네트워크 나노구조체) + Li-전해질 계면층 (나노구조체) ■ 조성: 무기계 (산화물, 황화물 세라믹) 및 유기계 (고분자 (반응성, 자가치유 고분자), 첨가제) 이온전도 복합체 ② BTSE 소재 제작 공정 (용액 (합성, 코팅) 및 전사) 디자인 및 제작 a) 이중박막 전해질 복합체 (이온전도층 + Li-전해질 계면층) 합성 공정 디자인 ■ 이온전도층 합성 (용액 공정): 자가치유 반응성 고분자 및 무기물 기반 다공성 3D 네트워크 유/무기 나노구조체용 전구체 확보 및 복합체 박막 합성 ■ Li-전해질 계면층 합성 (용액 공정): 계면층내 유/무기 성분 상용성, 형상 등 고려 복합체박막 제작 ■ BTSE 제작 (용액/전사 공정): 이온전도 전도층 및 Li-전해질 계면층의 이중박막제작 위해 Li 금속 또는 전기화학적 공정 고려한 코팅 및 전사 프로세스 확립 ③ BTSE 소재의 물리적/전기화학적 물성 분석 - BTSE 소재의 기계적, 물리화학적, 전기화학적 물성 분석 및 개선 2) 이중박막 고체전해질 (BTSE) 제작공정 확립 및 전기화학적 물성 안정화 (2차년) ① BTSE의 제작공정 확립 및 물성 안정화 - BTSE의 전기화학적 물성 고려, 최적 제작 (용액+전사)공정 도출 - BTSE 물성 안정화: BTSE의 이온전도도 향상 및 BTSE/Li 계면의 전기화학적 장기안정성 확보　 ■ Li/BTSE 계면층: 유/무기 복합체가 잘 분산된 계면 완충박막 통해 계면 접촉 문제 개선 및 덴드라이트 및 비활성 리튬 생성 방지 → BTSE의 전기화학적 계면 안정성 향상 ■ 이온전도층: 다공성 네트워크 구조의 무기 이온전도체와 유기 고분자 통해 충분한 이온 채널 형성, 높은 비에너지 달성 및 기계적 강도 개선 → BTSE 이온전도도 향상 ② Li/BTSE 계면의 전기화학적 물성 및 안정화 조건 확보 - Li 대칭셀에 BTSE 적용 통한 전기화학적 물성 확인 및 수정 통한 안정화 조건 확보 ■ Li 증착/용해 안정성, SEI 형성, 장기 분극안정성, 장기 이온전도성, 고전류밀도에서 Li 덴드라이트 성장 확인 ③ BTSE의 LMB내 전기화학적 작동 메커니즘 연구 및 셀 성능 개선 - Li 대칭셀에서 BTSE의 전기화학적 작동 거동 이해 및 셀 성능 개선 3) 이중박막형 고체전해질 기반 리튬 전고체전지의 성능 (효율성) 최적화 및 안전성 극대화 (3차년) ① 리튬금속 전고체 전지 (Solid-state Lithium Metal Battery: SLMB)용 BTSE의 전기화학적 특성 최적화 - SLMB용 BTSE의 전기화학적 성능 확인 및 최적화 (양극재: Lithium cobalt oxide: LCO)) ■ 이온전도도, 전기화학적 전위, 쿨롱효율 ② BTSE 기반 SLMB의 완전지 제작공정 및 양극 성능 최적화 - BTSE 기반 박막 공정 이용한 SLMB 완전지 (양극재 포함)제작 및 공정 최적화 - SLMB의 양극재의 성능 최적화: 용량 (≥120 mAh/g), 싸이클 성능 (>90%@100 cycle) ③ BTSE 기반 SLMB 성능 최적화 및 안전성 극대화 - BTSE-SLMB 완전지 제작 및 이를 이용한 성능/(열적, 전기화학적) 안전성 테스트 및 최적화 ■ 고려 물성: 셀 에너지 밀도 (>150 Wh/kg), 싸이클 성능 (>90%@100 cycle), 안전성 (용량 잔류률>85%@100 cycle, 100oC)