초음파로 상온에서 입자를 키워, 고온 고상반응이나 후열처리 없이 균일한 구형 양극재를 만드는 공정 기술
기관·연구자 한국기초과학지원연구원(KBSI) · 특허 2건(고전압 스피넬 · LFP-rGO)TRL 코인셀 전기화학 평가 완료 업데이트 중 · TRL 등급
입자 형성 공정 온도
10~40℃
상온에서 구형 나노입자기존 고상반응법은 700℃ 이상 · 혼합·분쇄 반복
이런 기업에 필요한 기술입니다
양극재 제조사LFP 도전재 분산 대체 · 고전압 스피넬
배터리 셀 제조사저원가 LFP · 코발트-프리 셀
분체·소재 장비사초음파 반응기 · 분무열분해
ESS·소형 모빌리티LFP 기반 고안전 전원
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기술정의 · 작동원리
양극재는 보통 700℃ 이상 고상반응으로 만들어 혼합이 고르지 않고 공정이 깁니다. 본 기술은 같은 초음파 액상 공정 플랫폼으로 두 소재를 만듭니다 — ⓐ 막대 단결정(10~50 nm)이 쌓인 메조다공성 Ni-Mn 스피넬, ⓑ 분무열분해로 활물질과 도전재를 입자 단위로 함께 만드는 LiFePO₄-rGO.
ⓐ 막대 단결정이 쌓인 메조다공성 구형 입자 TEM(10-2040708 도 2) · ⓑ rGO가 덮은 LiFePO₄-rGO 입자 TEM(10-2026091 도 1b)
상온 공정입자 형성 전 단계 10~40℃
후열처리 생략 (ⓑ)분무열분해 직후 올리빈 구조 완성
Mn 용출 억제 (ⓐ)이종금속 도핑으로 격자상수 저하
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경쟁기술 대비 차별성
양극재의 성능은 조성이 아니라 "입자를 어떻게 키웠는가"에서 갈립니다.
기존 기술본 기술합성 방식고상반응 — 700℃ 이상, 혼합·분쇄 반복초음파 액상법 — 입자 형성 상온입자·표면3 ㎛ 미만 구형도 제어 곤란, 치밀 구조구형 150~400 nm, 메조다공성 — 반응면적 ↑도전재 (LFP)합성 후 별도 혼합 — 분포 불균일 시 용량 급감전구체에 GO 선혼합 — 표면 전체 균일 피복후열처리 (LFP)결정화용 후열처리 필요불필요 — XRD·SEM 변화 없음
기술소개서초음파 기반 나노구조 리튬이차전지 양극활물질 제조 기술 (메조다공성 Ni-Mn 스피넬 / LiFePO₄-rGO)KBSI
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주요 성능 결과
등록특허 실시예 · 코인셀
122 mAh/g
ⓐ 100사이클 후 방전용량비교예 약 104 mAh/g 대비 +18 mAh/g (+17.3%)
700 ℃
ⓑ 분무열분해 (5% H₂/Ar) · 후열처리 생략후열처리 전후 XRD·SEM 동일 · 입경 150~400 nm(ⓐ)
ⓐ 메조다공성 스피넬 충·방전 곡선 — 10-2040708 도 3(a)ⓑ LiFePO₄-rGO 사이클별 충·방전 용량 — 10-2026091 도 4b
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적용분야 및 기대효과
입자 형성을 상온 초음파 공정으로 옮기고, LFP 트랙은 후열처리·도전재 분산 공정을 줄입니다.
양극재 전체 1377.8억 → 651.5억 달러 ('25 → '30) · 연평균 11.5%
권리 2017년 출원·2019년 등록 자매 특허 — 존속만료 2037.11.08, 즉시 실시 가능한 성숙 기술
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관련 특허
출원(등록)번호발명의 명칭등록일출원인10-2040708리튬이차전지용 양극활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지2019.11.07한국기초과학지원연구원10-2026091양극활물질용 복합소재를 제조하는 방법 및 상기 양극활물질용 복합소재를 포함하는 리튬이차전지2019.09.23한국기초과학지원연구원
