| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2020년 가을 (11/18 ~ 11/20, 휘닉스 제주 섭지코지) |
| 권호 | 26권 1호 |
| 발표분야 | 특별심포지엄6. 차세대 배터리 심포지엄-오거나이저: 김종순(세종대) |
| 제목 | Development of conductive material/binder for realizing high-energy-density (350Wh/kg) Li-ion batteries |
| 초록 | 전기자동차 (Electric vehicle, EV) 보급 확대를 위해서는 전기차 충전 인프라, 충전 시간을 고려했을 때, 1회 충전 시 최대 주행거리를 늘려야 한다. 현재 전지 업체에서는 리튬이차전지의 에너지 밀도 (＞350 Wh/kg, 750 Wh/L) 를 높이기 위해 고에너지 밀도 전극 및 고용량 전극 소재 개발을 진행 중에 있다. 특히, 고용량의 Ni rich양극 활물질 (NCA(Ni ~90%), NCM(Ni＞80%)) 과 고용량 Si 음극 활물질을 전극 내 적용하여 전지의 에너지 밀도를 높이려고 하고 있다. 최근에는 고용량 전극 소재 개발뿐만 아니라, 전극의 두께 증가 (고로딩 전극)와 전극 내 활물질 비율 증가를 위해 활물질 이외의 도전재/바인더와 같은 전극 소재 개발에도 집중하고 있다. 특히, 고전도성, 고접착 특성을 갖는 도전재/바인더 소재는 전극의 에너지 밀도 상향과 고로딩 전극 구현을 위한 핵심 요소로 인식되고 있다. 본 연구에서는 기존의 양극 도전재로 사용되었던 카본 블랙 (Carbon black) 을 고비표면적의 카본나노튜브 (Carbon nanotubes, CNTs)로 대체하고, 양극 바인더 폴리플루오르화비닐리덴 (Polyvinylidene difluoride, PVDF) 를 실록산 (Siloxane) 기반의 바인더로 대체하여 고에너지 밀도 전극을 개발하였다. 또한 신규 도전재/바인더 소재 물성이 슬러리 및 전극에 미치는 영향을 슬러리 유변 물성, 전극 저항 분석을 통해 확인 하였다. 그리고 고로딩 전극에서 안정적인 도전재/바인더 네트워크를 구성하기 위해, 최적의 도전재/바인더 함량을 전기적/기계적 물성 분석을 통해 제안하였다. 마지막으로 슬러리 유변 물성과 전산유체역학 (Computational fluid dynamics, CFD) 결합하여 도전재/바인더 물성과 전극 코팅 품질 간 상관관계를 확인하였다. |
| 저자 | 유정근 |
| 소속 | 한국기계(연) |
| 키워드 | <P>전기자동차용 중대형 전지; 리튬이온전지; 고에너지 밀도; 도전재; 바인더</P> |
