황화물 고체 전해질(Sulfide Solid Electrolytes)황화물 고체 전해질은 리튬과 황을 주성분으로 함유하고 인, 규소, 게르마늄 또는 할로겐화물 등 다양한 화합물과 결합합니다. 황화물은 유리 (Glass), 결정질 (Crystalline) 또는 유리-세라믹 (Glass-Ceramic) 상태로 가공되어 다양한 특성을 나타냅니다.장점1)   높은 이온전도도지난 1010년 동안 황화물 전해질에 대한 과학계와 산업계의 관심이 증가해 왔는데 그 이유는 황화물 고체 전해질이 최신 LIB기술에서 사용되는 액체 전해질과 유사하거나 그보다 더 높은 이온 전도도를 가지기 때문입니다. 이는 액체 전해질의 이온전도도의 대부분이 전해질 내의 음이온에 기반하기 때문에 리튬이온 전달률(Li-ion transferen..

산화물 고체 전해질산화물 고체 전해질은 명확하게 정의된 재료 종류가 아니라 리튬과 산소뿐만 아니라 인, 티타늄, 알루미늄, 란타늄, 게르마늄, 아연 또는 지르코늄과 같은 기타 구성 요소를 포함하는 화합물 그룹을 나타냅니다. 전고체 배터리의 처음 시작은 산화물을 분리막으로 사용하려는 시도로부터 시작되었습니다. 첫 번째 연구 프로젝트는 1970년대에 박막 배터리에 적용하는 것으로 시작이 되었고 1980년에 리튬이온전지(LIB)가 개발되면서 박막보다 두꺼운 Layer를 갖는 고체산화물전지에 대한 연구가 본격적으로 진행되었습니다. 장점: 기계적, 화학적 안정성, 넓은 전기화학창산화물 고체전해질의 장점은 기계적 안전성이 크고, 전기화학적 창이 크며 화학적으로 안정하다는 것입니다. 특히 우수한 기계적 안정성은 다른..

양극 활물질SSB의 잠재적인 재료로 다양한 양극 활물질이 논의되고 있습니다. 1)   Ni-rich high Energy 재료Ni함량이 높은 층상 산화물인 NMC, NCA은 3.8V (vs Li)의 전위를 갖으며 더 높은 에너지 밀도를 발휘할 수 있고 기존 제조 공정을 통해 제조가 가능합니다. 승용차 부문에서는 오늘날 NMC 층상 산화물(LiMO2, M = Mn, Co, Ni 및 도펀트)이 주로 사용됩니다. 층상 산화물의 이론 비용량은 약 275mAh/g입니다. 그러나 실제로는 가역적으로 계속 구조적 안정성을 유지하기 위해 리튬이 탈리되는 양을 (Li1-xMO2, 0 0.6Mn0.2Co0.2O2)는 약 170~180mAh/g을 비용량을 가지며, NMC811 (LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)은 200..

SSB의 구성요소음극 활물질1)   흑연1990년대 상용화 이후 리튬이온 이차전지는 흑연 음극을 사용해 왔습니다.. 흑연은 Li에 비해 약 0.1V의 낮은 전위에서 360mAh/g에 가까운 실제 비용량을 갖습니다. 흑연은 천연자원을 채굴하거나 탄소 전구체로부터 시작하여 고온 합성을 통해 얻을 수 있습니다. 흑연의 밀도는 2.15g/cm3이며, 이로 인해 전체 셀에서 양극과 음극 층의 두께가 비교적 균형을 이룹니다. 배터리 셀의 안정성은 특정 흑연 소재의 기계적, 화학적 특성에 크게 영향을 받습니다. Li 삽입 중 부피 변화는 10% 이상입니다. 흑연의 표면은 일반적인 전해질과 화학적으로 반응하여 첫 번째 충전 과정에서 일명 SEI(Solid Electrolyte Interface)로 불리는 층이 형성됩니..

SSB (Solid-State Battery)의 전기화학적 구성은 LIB (Lithium Ion Battery)와 동일합니다. LIB와의 차이점은 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한다는 것입니다. 전해질과 양음극 활물질 사이의 이온 접촉은 긴밀해야 하는데 고체전해질의 특성상 액체 전해질보다 이온 접촉이 긴밀하지 못합니다. 이런 문제를 해결하기 위해 SSB는 활물질과 고체전해질 입자를 혼합한 후 압축하여 접촉 저항을 최대한 줄이고 있습니다. 그러나 이렇게 압축을 해서 제조한다 해도 충전/방전을 반복하게 되면 활물질의 부피 변화로 인해 고체 전해질과 활물질 사이의 계면 접촉이 나빠지는 문제가 발생합니다. 이런 문제들을 해결하기 인해 일반적으로 SSB는 외부에서 압력을 가해야 합니다. 기본적으로 SSB는 액체..

프라운 호퍼 연구소 (Fraunhofer Institute)는 1949년에 설립된 독일의 정부 출연 연구기관으로 독일 전역에 걸쳐 76개의 연구소에 과학자와 엔지니어로 구성된 약 30,800명의 직원이 근무하고  있는 유럽 최대의 응용 연구개발 조직입니다."배터리 2020" 계획은 "미래 모바일 및 고정 응용분야를 위한 배터리 재료 연구" (Battery Matreials for Future Mobile and Stationary Applications)를 목적으로 독일 연방 교육 연구부 (BMBF)가 자금을 지원하는 프로그램입니다. 프라운 호퍼연구소는 이 프로그램의 일환으로 2022년 4월에 "Solid-State Battery Roadmap 2035+"를 발표하였습니다. 이 보고서에는 전고체 배터리 ..