소재/부품/장비 2022년 산화물 기반 고체전해질 소재 현황분석

[ 목 차 ]

1. 개요
2. 산업 분석
3. 기술 개발 동향
4. 주요 플레이어 특허동향
5. 전략제품 기술 개발 전략
 

1. 개요 가. 정의 퍀 “ ” 산화물기반 고체전해질 은 산화물 상태에서 리튬 이온전도성이 우수하고 분말의 입도 및 형 , 상 제어에 의해 고효율 복합고체전해질 시트 및 복합양극 그리고 전고체리튬전지를 구현하, 는 산화물계 고체전해질 소재임. 퍀 최근 리튬이온전지 전극의 고용량화 및 고전압화에 따른 기존 액체 전해질의 사용 한계성의 극복과 고성능 리튬이온전지의 안전성 담보를 위한 핵심소재임. 퍀 고체전해질 소재는 주로 무기 고체전해질 유기 고분자 고체전해질로 분류되며 무기 고체전, ( ) , 해질은 고분자 고체전해질과는 달리 유연성 측면에서는 불리하지만 본질적으로 불연성이기 , 때문에 안전성면에서 매우 우수하고 리튬이온(Li+ 만이 전도하는 높은 수율의 이온전도) 특성을 나타냄(Single-ionic conduction) . 퍀 무기 고체전해질은 결정재료와 비정질 로 분류되며 대체적으로 이온전도도 벌크 (Glass) total ( 계면 는 약 + ) 10-6~ 10-3 범위의 이온전도도를 가짐 S/cm . 무기 고체전해질의 종류와 이온전도성 특성[ ] 출처 저자 직접 작성* : 퍀 무기고체전해질 결정재료에 해당하는 산화물 기반의 고체전해질은 형 Garnet Li7La3Zr2O12 형 (LLZO), NASICON Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 페로스카이트 형 (LATP), La0.51Li0.34TiO2.94 11.산화물 기반 고체전해질 소재 - 2 - 등이 있으며 최대 (LLTO) , 10 ∼ -3 정도의 이온전도도를 가지고 있음 S/cm . 산화물계 고체전해질 소재별 특징 [ ] 고체전해질 소재구조 이온전도도 (S/cm) 전위창(V) 장점 단점 페로브스카이 트 구조 10-5 ~ 10-3 1.5 ~ 5.5  단결정 상태에서 이온전도성 우수  다결정 상태에서 입계저항 증   가 음의 전위창이 나쁨 , 나시콘 구조 10-5 ~ 10-3 2.5 ~ 5.5  단결정 상태에서 이온전도성 우수  다결정 상태에서 입계저항 증   가 음의 전위창이 매우 나쁨 , 가넷 구조 10-5 ~ 10-3 0 ~ 5.5  이온전도도 및 전위창 우수  기계적 화학적 안정성 우수,     대기 및 수분 중 장기 방치시      표면 반응 및 셀 열화 영향 출처 * : Angew. Chem. Int. Ed 46 (2007) 7778 퍀 산화물 기반의 고체전해질은 분말상태로서 전고체전지의 고체전해질 시트 및 양극의 설계 요 건에 따라 소결에 의한 산화물 상태의 펠렛 시트 그리고 산화물기반의 고체전해질 분말과 , 고분자 리튬염과의 복합화에 의한 복합고체전해질 시트로서 제작될 수 있으며 본 기획의 산/ , 화물 기반의 고체전해질 소재는 후자의 고성능의 복합고체전해질 시트 및 양극의 복합화에 요구되는 산화물 기반의 고체전해질 소재의 분말 크기 형상의 제어를 포함하는 기술임, . 산화물계 고체전해질 소재 적용 전고체전지 모델[ ] 나. 필요성 퍀 전고체 전지의 개발 필요성 ▪ 년 월 미국 워싱턴주에서 테슬라 전기차 모델 가 화염에 휩싸여 불타고 있는 영상이 2013 10 S 유튜브에 공개됨 주행 중이던 전기차가 커다란 금속성 물체와 충돌 후 곧바로 화재가 났다고 하며 . , 이는 차체 하부에 탑재되어 있는 리튬이온전지의 손상으로 인한 것으로 보고 있음 따라서 . 리튬이온전지의 과충전 과방전 충격 및 고열 등에 대한 안전성의 위험이 전기차 보급 확대에 , , 걸림돌이 되고 있음