SEMLab.은 에너지 저장 한계를 극복하고 차세대 에너지 솔루션을 제공하기 위해 전고체 전지(All-Solid-State Battery, ASSB)를 연구하고 있습니다.
기존 리튬이온 배터리(LIB)가 가지는 안전성, 수명, 에너지 밀도의 한계를 넘는 더 안전하고 효율적인 배터리 시스템을 연구하고 있습니다.
○ 전고체 전지의 필요성과 가능성
현재 사용되는 유기 액체 전해질 기반 배터리는 다음과 같은 문제를 가지고 있습니다.
1) 안전성 문제: 가연성과 덴드라이트 형성으로 인한 단락 위험.
2) 제한된 수명: 부반응으로 인한 성능 열화.
3) 에너지 밀도 한계: 기존 양극 및 음극 기술의 한계.
전고체 전지 적용을 통해 이러한 문제를 해결이 가능할 것으로 보이며, 향후 미래의 안전한 고성능 배터리로 자리 잡을 잠재력이 있습니다.
○ SEML의 주요 연구 분야
1) NASICON 계열 LATP 고체 전해질 연구
NASICON 계열의 LATP(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)는 높은 이온 전도도(~0.1 mS/cm)를 보여 전고체 전지용 전해질로 주목받고 있습니다.
SEML은 LATP의 안정성과 성능을 향상시키기 위한 연구를 진행하고 있습니다.
LATP 합성을 위해 기계적 밀링 및 열처리 공정을 통해 LATP 제작 및 특성 분석을 진행하고,
표면 에 나노 두께의 은(Ag)과 산화알루미늄(Al2O3) 코팅을 통해 계면 반응 억제 및 덴드라이트 형성 방지하고 있습니다.
2) 저온 열처리용 LAB 고체 전해질 개발
LAB(Li-Al-B) 고체 전해질은 저온에서 열처리가 가능하여, 고체 전해질 성능을 극화화할 수 있는 고성능 전해질 소재입니다.
SEML은 LAB 전해질의 합성과 양극제, 음극제와의 동시 소결을 통해 전고체 전지의 효율 및 신뢰성을 높이고 있습니다.
저온 열처리 공정을 활용하여 전기적 및 화학적 안정성이 우수한 LAB 전해질 제작.
LAB 전해질의 이온 전도도, 밀도, 결정성에 대한 심층 분석.
3) 전고체 복합체 개발
고체 전해질과 전극 간의 접합성을 향상시키기 위해 전고체 복합체 기술을 연구하고 있습니다.
복합체는 전해질과 전극의 물리적, 화학적 특성을 최적화하여 성능을 극대화할 수 있습니다.
○ 주요 연구 결과
1) LATP 고체 전해질 연구
고성능 LATP 고체 전해질 합성 연구, 나노 Ag, Al2O3 Layer 코팅을 통한 LATP 전해질의 전기화학적 안정성과 덴드라이트 성장 억제.
2) LAB 전고체 개발
저온 열처리 공정을 통해 제조된 LAB 전해질은 기존 공정 대비 높은 안정성과 간소화된 제조 공정을 제공.
3) 차세대 전고체 복합체를 통한 Chemical Window 향상
전해질과 전극 간 접합성을 강화한 복합체는 전기화학적 성능을 극대화하며, 장기적인 안정성을 입증.
4) 이차전지 산업 기술 발전에 기여
고체 전해질 및 복합체 기술 최적화를 통해 안전성과 성능 향상을 위한 연구를 수행하고 있으며,
특히, 독자적인 저온 열처리 및 전고체 복합체 기술을 통해 SEML의 연구는 더 안전하고 효율적인 에너지 저장 솔루션 실현에 기여.
○ 첨단 연구 인프라
1) 배터리 제조 장치
볼 밀링(Ball Milling), 프레싱 장치(Pressing Machine): 고체 전해질이나 전극의 펠릿(pellet)을 제작하기 위해 사용.
고온 소결로(Furnace), Hot Pressing 설비, DC/RF Sputter 및 ALD (Atomic Layer Deposition)
인쇄 장비(Screen Printer), 글로브 박스(Glove Box), 롤 프레싱 장치(Roll Press)
셀의 전기화학적 성능 평가를 위한 셀 테스트 시스템(Coin Cell Assembler), 충방전 테스트기(Battery Cycler) 보유
2) 평가 및 분석 장비
X선 회절 분석기(XRD, X-ray Diffraction), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
SEM (Scanning Electron Microscope) 및 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), TEM (Transmission Electron Microscope)
EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy): 고체 전해질의 이온 전도도 분석.
전위차계 및 전류계(Potentiostat/Galvanostat), IV 특성 분석기: 전극과 전해질 간의 접촉 특성을 평가가 가능합니다.
