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연성고체전해질 기반 Form factor-free 이차전지 기술

키워드

기술개요

본 기술은 모바일 IT용 전원에서 인체밀착형 웨어러블 디바이스로 확장이 가능한 Form factor-free 이차전지 기술이다. 본 기술이전에는 전극/전해질 소재, 포장재/집전체 소재, 단전지 제조/공정 기술이 포함된다. 일반적으로 소형 모바일 IT용 전원들은 대게 전지의 Form factor가 원통형 및 각형/파우치형 등으로 디바이스에 특화되어 정해져 있다. 특히, 원통형의 경우, 타 디바이스에도 적용이 가능하도록 18650규격의 호환형으로 표준화 되어 있다. 따라서, 이러한 원통형이나 각형 전지는 시간이 지나도 큰 틀에서의 디자인은 거의 변화가 없으며, 따라서 적용할 수 있는 디바이스의 규격과 모양도 정형화되어 있는 단점이 있다. 그러나, 최근 다양한 종류의 웨어러블 디바이스들이 출시되고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 의류형, 반지형, 헤드셋형 등 형태도 다양하고 요구되는 전지의 용량 및 성능도 다변화 되어 있다. 따라서, 다변화된 디바이스에 적용하는 전지를 일률적인 규격과 Form factor로 한정하는 것은 사실상 불가능하다. 게다가 웨어러블 디바이스들이 대부분 인체 밀착형 구조를 가지고 있기 때문에, 기존의 모바일 IT에 적용되는 액체전해질 기반의 리튬이온전지를 적용하는 데는 상당한 안전성문제가 발생할 수 있다. 본 기술은 이러한 단점 및 문제점들을 극복하고자 연성의 고체전해질 기반의 Form facotr-free 이차전지의 소재, 셀, 제조공정에 대한 기술을 제공하고자 한다.

기술이전 목적 및 필요성

Form factor-free 이차전지 기술을 국내 기업체에 전수하여 상품화를 유도하고, 동종 분야의 국내기술 수준을 향상시키며, 전수받을 기업체로 하여금 상용화 제품 개발을 통하여, 인체밀착형 웨어러블 디바이스에 적용하여 널리 보급되게 하는데 그 목적이 있다. Form factor-free 이차전지는 이러한 초소형 디바이스에서부터 모바일 IT 및 향후 중대형의 장치들의 전원으로서 적용가능한 핵심부품이다.

기술의 특징 및 장점

본 기술은 알루미늄 파우치 내면에 Al/Cu 집전층을 접착층을 도입하여 일체화시키고, 그 위에 연속적으로 전극 및 연성 고체전해질을 습식공정인 스크린 인쇄 방식으로 제조하는 진공 밀폐형 타입의 이차전지 기술이다. 본 기술의 가장 큰 특징은 디바이스 형상에 따라 적합한 전지를 패턴인쇄하여 다양한 디자인의 전지를 적층형으로 자유자재로 제조가 가능하도록 하는 Form factor-free 이차전지 구조를 가지고 있다는 것이다. 또한, 전극 상에 연성 고체전해질을 직접코팅하여 형성함으로써 분리막을 별도로 사용하지 않아 셀 구조 및 제조공정을 단순화 하였다. 또한, 기존의 파우치형 셀 제조 공정과 동일하게 진공열융착 방식을 통해 완전밀폐형 이차전지를 제공할 수 있다.

기술의 성숙도

단계 : 5

활용방안 및 기대성과

- 인체밀착형 웨어러블 디바이스용 전원
- 기존의 모바일 IT용 전원
- RFID 센서태그/스마트 카드용 전원
- 스마트 카드용 전원
- 플렉시블 디스플레이용 전원
- 전기자동차 및 전력저장시스템용 전원

기술이전 내용 및 범위

- 연성고체전해질 소재 설계 및 셀 적용 기술
- Form factor-free 이차전지 설계 및 제조 기술
- 저가 인쇄공정 기반 이차전지 제조공정 기술
- Form facotr-free 이차전지 셀 특성 및 안전성/신뢰성 평가 기술
- 박막 Al 파우치 설계 기술
- 박막 Al 파우치 표면개질 기술
- 박막 Al 파우치 상에 집전층 접착에 따른 Al 파우치-집전체 일체화 기술
- 연성 고체전해질 소재 설계 및 셀 적용 기술
- 인쇄공정 기반 전극 제조 기술 및 전극 상 연성 고체전해질 직접 인쇄 기술
- Form factor-free 이차전지 설계 및 제조 기술
- Form factor-free 이차전지 제조 공정 기술
- Form factor-free 이차전지 성능평가 기술
- Form factor-free 이차전지 안전성 및 신뢰성 평가 기술