![[신소재공학] 고효율 리튬전지의 안전성 확보를 위한 기판의 모양개선 및 고체전해질 도입-1](http://images.happyhaksul.com/thumb/548/547878-0001.gif)
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분야
hwp1. 초 록(Abstract)
2. 서 론
3. 설계의 목적 및 중요성
3. 1. 설계의 목적
3. 2. 리튬이차전지 설계의 중요성
3. 2. 1. 시장 규모 및 특성
3. 2. 2. 국내 및 해외 동향
3. 2. 3. 연구 중요성
3. 2. 4. 연구 동향
4. 설계 개요
4. 1. 리튬이차전지 개념
4. 1. 1. 구성 재료
4. 1. 2. 동작 원리
4. 1. 3. 장점과 단점
4. 1. 4. 응용분야
4. 2. 리튬이차전지 제작공정
5. 설계 내용
5. 1. 기판
5. 2. 활물질
5. 2. 1. 양극
5. 2. 2. 음극
5. 3. 전해질
5. 4. 세퍼레이터
5. 5. 전지 내부 완충제
6. 최종 설계 결과
7. 벤치 마킹 및 기대효과
8. 결 론
9. 타임테이블 및 예산, 팀원역할, 박람회 사진
10. 참고문헌
3. 2. 3. 연구 중요성
앞에서 언급했듯이 첨단기기의 작동에 전원공급 역할인 리튬이온전지의 중요성은 무엇보다 중요하다. 그러나 최근 사회에서도 수차례 언급 되었듯이 휴대전화기, 노트북PC의 리튬배터리가 불분명한 사고원인으로 폭발하는 사고가 발생했다.
아래의 표는 최근 리튬이온전지관련 국내사고 통계 자료를 나타낸 것이다.
사고분류
휴대전화(28건)
네비게이션(4건)
MP3(3건)
노트북(2건)
PDA(1건)
사고유형
부풀음(36.8%)
발화(23.7%)
폭발(15.8%)
고온(15.8%)
파열(7.9%)
Table3. 리튬 2차전지의 사고유형
노트북과 휴대전화의 전지로 널리 쓰이는 리튬이온전지는 그 자체로 발화나 폭발 등을 유발할 수 있는 불안전한 물질인데다 충격 같은 외부 환경에 민감한 특성이 있어 안전성에 문제가 되고 있고 이를 분석하고 시급히 개선해야 하는 방향성이 요구되어지고 있다. 우선 현재 리튬이온전지의 양극주재료로 쓰이는 리튬코발트옥사이드(LiCoO2)의 대체물질연구가 시급하다. 물질 자체가 고가인데다가 고온에서 산소분해로 열적 안정성이 낮아서 외부 온도 60℃, 순간 내부온도 250℃이상 되면 폭발의 위험성 요인이 되기 때문이다. 전지의 수명 또한 평균 6개월에서 1년 정도로 가격 대비 낮은 성능을 보여준다.
3. 2. 4. 연구 동향
리튬 2차 전지는 초기에 리튬 금속을 음극으로 사용하였으나, 안정성 면에서의 문제로 리튬 금속 대신에 흑연계 탄소제가 도입되고 있다. 리튬 2차 전지는 개발된 이래 활물질과 디자인의 개선 작업으로 그 성능을 향상시켜왔는데, 최근 들어 활물질보다는 디자인의 개선을 통해 용량이 향상되면서 사실상 성능의 포화상태까지 도달한 상황이다. 따라서 지속적인 에너지밀도의 향상을 위해서는 등의 기존재료를 대체할 수 있는 신물질의 도입이 필요한 상황이며, 이를 통해 국내 2차 전지 업체들의 시장점유율 향상을 꾀할 수 있을 것이다. 리튬 이온 2차전지의 성능 개선을 위해 액상전해질을 사용하지 않고 고분자 겔을 사용하여 누액이 발생하지 않도록 고안한 리튬 이온 폴리머 2차전지가 생산되고 있으며, 에너지밀도 측면에서 유리한 리튬 금속을 이용한 리튬폴리머전지에 대한 연구개발도 현재 활발히 진행 중이다. 리튬 폴리머전지 부분에서는 양극, 음극물질은 리튬 이온과 유사한 물질로 인해 별도의 특허는 활발하지 않았으며, 리튬 폴리머전지의 고유 특성인 전해질과 설계 제조 부문에서는 삼성SDI가 단연 앞서 차세대 2차전지인 리튬 폴리머전지에서는 한국의 약진을 예견할 수 있다.
2차전지의 고용량 화에 관계가 큰 양극물질에 관한 특허는 MITSUBISHI가 63건으로 가장 많은 특허를 확보하고 있으며, 삼성SDI(46건), TOYOTA(33건) 순으로 나타났고, 설계
