2017년도 중대형이차전지 상용화기술개발

신규후보과제 인터넷공시 안내

2017년도 중대형이차전지 상용화기술개발사업 신규후보과제(품목)에 대한 산학연 전문가 의견 수렴

【공시 내용】

□ 공시기간 : '16. 11. 22(화) ~ 12. 5(월) 18:00시까지 (14일간)

□ 대상과제 : 4건

□ 공시 및 의견수렴방법 : KEIT 및 산업기술지원 사이트(itech.keit.re.kr)를 통한 전자공시 및 공시기간 내 의견수렴

【인터넷공시 의견등록 및 유의사항】

① 산업기술지원 사이트 (http://itech.keit.re.kr)에 접속하여, 회원 로그인

※ 회원이 아닌 경우, 신규 회원가입 후 의견등록 가능

② 화면 상단의 주요 메뉴 중 ‘온라인 사업관리’ 선택

③ 화면좌측의 '인터넷공시 의견등록' 클릭

→ 접수가능 목록에서 양식의 ‘파일’ 버튼을 클릭하고, 파일(hwp형식)을 다운로드한 후 내용 확인

→ 우측 접수의 ‘신청’ 버튼 클릭

※ 필요시 “매뉴얼보기”를 눌러 사용자매뉴얼 참조

④ 안내문의 내용을 숙지 후 '신규등록' 버튼 클릭

⑤ 1. [제출대상공고]의 인적사항 등록(기존 가입정보 확인, 필요시 수정가능)

⑥ 2. [의견등록]의 우측 ‘RFP 다운로드’ 버튼을 클릭 후 전체목록을 다운로드 받은 후, 관심 기술분야의 과제 검색

⑦ 3. [의견등록]의 과제목록을 확인하고, 특정과제의 의견 작성을 위해 해당 과제명 우측 '의견첨부' 버튼 클릭

⑧ 4. [과제의견(50자 이상 1,200자 이내)]을 입력하고, 필요시 부가의견(한글) [파일]을 첨부 후, ‘저장’ 버튼을 클릭하여 저장

⑨ 내용등록이 완료되었다면 ‘접수완료’ 버튼을 클릭하여 최종제출

⑩ 공시기간 내 상기의 전산등록을 통해 접수완료·제출된 의견 활용

(전산등록 이외에 우편, 이메일, 직접방문 등의 제출·접수는 불가하며, '16.12.5(월), 18:00시에 전산등록이 마감됩니다.)

※ 개인별 의견등록 과제수 제한은 없으며, 다수의 신규후보과제에 대한 의견제출 가능

【향후 일정】

□ '16. 12월말 : 신규지원과제 공고 예정

※ 상기 일정은 사정에 따라 변경될 수 있습니다.

【문의처】

□ 총괄문의(일정 등) : 전자전기팀  02-6050-2128 / kslim@keit.re.kr

□ 전산(itech.keit.re.kr)등록 관련 : R&D 상담 콜센터  1544-6633

[첨부] 2017년도 중대형이차전지 상용화기술개발 신규후보 과제 목록

순번	품목명
1	전고상 리튬폴리머 전지용 복합 전극 및 전해질 기술
2	전극과 전해질이 동시소결 적층된 전고상 셀제조 및 대면적화 기술
3	리튬금속을 이용한 고에너지밀도 이차전지 기술
4	고에너지밀도(400Wh/kg) 달성을 위한 리튬-황전지 기술

(1) 전고상 리튬폴리머 전지용 복합 전극 및 전해질 기술

품목명	전고상 리튬폴리머 전지용 복합 전극 및 전해질 기술
개념	ㅇ EV(전기차) 및 ESS(에너지저장시스템) 등 중대형 이차전지시장으로 확대되면서 전지의 안전성 및 고에너지밀도의 중요성이 요구되고 있음 ㅇ 이러한 이차전지의 고에너지밀도 및 고안전성을 확보하기 위해서는 기존의 가연성 유기전해질의 사용에 의한 폭발위험성 등의 문제점을 해결하기 위한 고체전해질의 원천소재 개발이 필요함. ㅇ 현재 기술로는 Bollore 등에서 60 oC 정도의 고온 작동형 전고상 리튬폴리머 전지는 상용화됨. ㅇ 에너지 밀도 및 고율 방전 특성이 확보된 상온작동이 가능한 리튬폴리머 전지가 개발될 경우 전기 자동차 시장에 미치는 경제적, 기술적 파급효과가 매우 큼
지원범위	ㅇ 분자구조 및 미세구조 조절을 통하여 전고상 고분자 전해질의 이온전도성 및 기계적 물성 향상 ㅇ 리튬 덴드라이트 성장 억제와 안정성이 향상된 고체 고분자 전해질 소재 기술 ㅇ 용량 향상 및 전극/전해질 계면 저항 최소화를 위한 전극/전해질 복합화 기술 ㅇ 전고상 고분자 전해질의 셀 적용 기술 및 전기화학특성 평가 기술 : 용량 300 Wh/kg (@ 60 oC), 250 Wh/kg (@ 30 oC) ㅇ 상온에서의 에너지 밀도 및 고율 방전 특성이 확보된 리튬 금속 전지 응용 기술 등을 포함
지원필요성	ㅇ 전고상 리튬 폴리머 전지는 전기자동차, 에너지 저장장치 등의 대용량 이차전지의 안전성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술임. ㅇ 또한 플렉시블 전지, 소형 박막 전지 등의 차세대 유비쿼터스 휴대용 전자기기의 전원으로도 활용가능성이 매우 큼 ㅇ 전고상 리튬 폴리머 전지는 리튬금속 음극 기반의 차세대 이차전지의 핵심기술 중의 하나로 성공적인 개발이 이루질 경우 리튬-황전지, 리튬-공기전지 등의 차세대 고용량 리튬이차전지의 성능 향상 및 안전성을 확보할 수 있는 핵심 기반 기술임 ㅇ 그러나 전고상 고분자 전해질 기반의 전고상 전지 기술은 기술적 장벽이 매우 높은 High Risk-High Return의 전형적인 연구이므로 민간 연구의 활성화를 위하여 정부주도의 연구개발 투자가 시급히 필요함.
글로벌경쟁력 확보 가능성	ㅇ 전고상 리튬폴리머전지의 독자적인 핵심 원천 기술 개발은 차세대 이차 전지의 글로벌 경쟁력 확보 및 차세대 이차전지의 독점적 우위를 차지할 가능성이 매우 큰 분야임.

(2) 전극과 전해질이 동시소결 적층된 전고상 셀제조 및 대면적화 기술

품목명	전극과 전해질이 동시소결 적층된 전고상 셀제조 및 대면적화 기술
개념	ㅇ 현재 이차전지 시장은 LIB(리튬이온전지)를 중심으로 형성되어 있으나 EV(전기차), ESS(에너지저장시스템)용으로 사용하기 위해서는 LIB의 한계를 극복한 고에너지밀도/고출력/대용량/고안전성을 갖는 차세대이차전지의 개발이 필수적임. ㅇ 폭발이나 발화성이 없어 안전하고, 계면저항이 작은 일체화 셀 및 대면적화 기술을 적용한 전고상 전지의 국산화 및 저가화 개발 필요
지원범위	ㅇ 전극과 전해질을 일체화 동시소결한 전고상 셀 제조 및 대면적화 기술 ㅇ 상온에서 입계저항이 작은 고이온전도성 소재 개발 ㅇ 제2상의 형성이 없고 대기 중에서 안정하면서 전극과 전해질간 양호한 전고상 적층구조 형성으로 낮은 계면저항 형성기술 ㅇ 양극으로 고용량/고전압화(5V계), 음극으로 고용량 금속 소재를 개발하여 에너지밀도 향상 개발 ㅇ 일체화를 위한 박막 적층 기술을 통한 bi-polar 전극 기술 개발 ㅇ 균열과 bending없이 대면적화할 수 있는 성형, 저온소결 기술
지원필요성	ㅇ 전고상 전지는 구조가 간단하고 경박단소화가 가능하여 전기차 기업의 수요가 크며, 전기차의 1회충전 주행거리 향상이 가능함 ㅇ 향후 5～10년 내에 상용화 가능한 전고상 전지의 소재, 셀, 모듈화기술에 대한 개발이 필요함
글로벌경쟁력 확보 가능성	ㅇ 현재 전고상 전지기술은 선진국도 개발 초기단계이고, 국내 전고상 전지 분야와 연관된 소재산업이 세계적인 수준이므로 글로벌경쟁력을 충분히 갖출 수 있을 것으로 판단함. ㅇ 전고상전지에 대한 원천소재 기초기술은 어느 정도 확보되어 있으며 셀 제조공정과 모듈화기술을 중점 지원하면 글로벌 시장진입 가능

(3) 리튬금속을 이용한 고에너지밀도 (900 Wh/l) 이차전지 기술

품목명	리튬금속을 이용한 고에너지밀도 (900 Wh/l) 이차전지 기술
개념	ㅇ 차세대 전기차용 이차전지의 세계적인 추세는 고용량과 안전성을 요구 ㅇ 음극소재로서의 리튬금속은 높은 이론용량(3,860 mAh/g)을 가지고 있어 잠재성이 높지만 액체 전해질과의 높은 반응성에 따른 리튬 덴드라이트 형성, 이로 인한 셀의 안전성 및 셀 특성 열화에 대한 문제점을 보임. ㅇ 리튬금속 전지의 상용화를 위해서는 고에너지 밀도, 고율 특성, 사이클 수명 뿐만 아니라 안전성 확보 기술 개발이 요구됨.
지원범위	ㅇ 리튬 금속의 전해액과의 반응성을 억제할 수 있는 보호막 소재 개발 (고이온전도도 (> 0.1 mS/cm@상온) 및 고강도 (> 2 GPa)를 갖는 고분자 고체 전해질 또는 유․무기 하이브리드 전해질 소재 개발) ㅇ 20 ㎛이하 두께, 표면 안정화(표면 거칠기, 전기화학적 안정성) 리튬금속 및 리튬 복합체 개발 - 박막 (< 20 ㎛) 압연 리튬금속 개발 또는 저가 고속 증착 리튬 금속전극 개발 - 리튬 덴드라이트 억제를 위한 리튬 표면개질 기술개발 (ALD, 압연, 도금 등) ㅇ 900 Wh/l 급 전지 기술 개발
지원필요성	o 기술적 측면 - 차세대 전지에 대한 기술 확보를 통해 기존 리튬이차전지에도 적용 가능한 기술 개발 - 원천기술 및 응용기술 개발을 통해 fast follower가 아닌 first mover로서의 지위 확보 o 경제 산업적 측면 - 전기자동차 및 에너지저장장치 산업에 적용 가능 - 고용량, 고안정성을 가진 신규 전지시스템을 이용한 새로운 시장 개척 가능 - 관련 대기업 및 중소기업의 매출 증대 및 원천기술 확보를 통한 경쟁력 향상 o 정부 정책적 측면 - 산학연 공동연구를 통해 혁신제품을 개발, 상업화로 연결되는 좋은 예시가 될 수 있음 - 전지 및 관련 산업 시장성장을 위해 적극적인 투자, 이를 통한 파급력 높은 기술 개발 - 산학연 공동연구를 통해 전지 전문가 양성 및 원활한 인재활용 가능 - 에너지 및 환경 규제 대응에 유리한 고지 선점 가능
글로벌경쟁력 확보 가능성	ㅇ 덴드라이트 억제 가능한 박막 리튬기술과 고이온 전도성 전해질 소재기술이 확보될 경우 900 Wh/L의 고에너지 밀도 이차전지 구현이 가능하며 이를 통해 글로벌 기술경쟁력 확보 가능 ㅇ 리튬 금속 전지 기술은 기존 리튬이온전지와 공정 기술 측면에서 유사한 부분이 많아 기존 이차전지 산업의 인프라를 활용하여 조기 상용화가 가능한 전지 기술임

(4) 고에너지밀도(400 Wh/kg) 달성을 위한 리튬-황전지 기술

품목명

고에너지밀도(400 Wh/kg) 달성을 위한 리튬-황전지 기술

개념

ㅇ 리튬-황전지는 비용량 측면에서 리튬이온이 반응하여 얻을 수 있는 가장 높은 용량을 가지는 리튬금속 음극과 황 양극 소재를 사용하는 차세대 리튬이차전지의 대표기술 중 하나임

ㅇ 리튬 음극은 충방전 반응으로 덴드라이트가 형성되고 양극에서 생긴 반응물이 표면에 흡착되어 저항을 높이고 성능을 떨어뜨리는 원인이 되며, 황 양극소재는 낮은 전기전도성으로 인해 다량의 탄소 도전재를 사용하여야 양호한 전극 성능을 확보할 수 있음.

ㅇ 전해질은 일반적으로 유기 용매를 사용하고 있으나 폴리설파이드가 용해되는 반응을 일으켜 이에 대한 기술적 해결책이 필요

지원범위

ㅇ 폴리설파이드 반응 생성물에 의한 리튬금속 표면 오염 방지 기술

ㅇ 황 전도성 향상을 위한 탄소 소재와의 복합화 기술

ㅇ 고밀도/고로딩 양극 극판 제작을 위한 소재 및 공정 기술

ㅇ 방전 시 리튬과 황의 반응에 의해 발생되는 폴리설파이드 용해 억제를 위한 활물질/분리막/전해질 기술

ㅇ 장수명, 고신뢰성 확보를 위한 극판 및 셀 설계 기반 기술

지원필요성

ㅇ 전기차의 1회충전 주행거리의 획기적인 향상을 위해 고에너지 밀도형 차세대 리튬-황전지 기술개발 필요

- 기존 리튬이온이차전지의 에너지밀도 한계 및 높은 비용에 대한 대안으로 리튬-황전지 개발 필요

- 전기차의 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 전기차 주행거리와 가격에 대한 해결책으로 저가형 고에너지 이차전지로서 리튬-황전지에 대한 기술개발 필요성이 급격히 대두되고 있음

- 대용량, 고에너지 밀도 및 수명특성이 확보된 리튬-황 전지 구현을 통해 리튬-황 전지 기술의 조기상용화 기반기술 확보 필요

글로벌경쟁력 확보 가능성

ㅇ 리튬이온전지와 공정 기술 측면에서 유사한 부분이 많은 리튬-황전지의 기술개발을 통해 제조기술 경쟁력이 우수한 우리 이차전지 산업 인프라를 활용하여 조기 상용화 가능.

ㅇ 리튬이온전지 시장 점유율에서 세계시장을 선도하는 우리 기업들은 차세대 이차전지 기술 분야에서 기술경쟁력 우위를 확보하고자 노력하고 있으며 리튬-황전지 기술도 그 대안으로 검토되고 있음