- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- 계산과학 기반 고전압 안정형 고체 전해질 소재 설계 원리 제시 - 화재 위험성 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지 상용화 기대 리튬이온전지에 일반적으로 사용되고 있으나 화재나 폭발 등에 취약한 액체 전해질의 대안으로 비가연성의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이온전도성이 뛰어난 황화물계 고체 전해질이 대표적인데, 고에너지밀도 전지에 필요한 고전압 양극 소재와의 화학적 불안정성이 상용화를 가로막고 있다. 이에 따라 최근에는 결합력이 강해 고전압 환경에서도 안정적인 염화물계 고체 전해질에 관한 관심이 높아지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구센터 류승호 박사와 계산과학센터 한상수 박사, Lawrence Livermore National Laboratory(이하, LLNL) Brandon Wood 박사 공동연구팀이 계산과학을 통해 불소(F)가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질을 개발했다고 밝혔다. LLNL은 미국 국가핵안전관리처 산하의 대표적인 국가연구소로 우수한 슈퍼컴퓨팅 시설을 보유하고 있으며, KIST와 LLNL은 2019년부터 이차전지 분야에서 공동연구를 수행 중이다. 연구팀은 염화물계 고체 전해질(Li3MCl6)의 고전압 안정성 높이기 위해 화학적 결합력이 강한 불소(F)가 치환된 염화물계 고체전해질(Li3MCl5F)의 최적 조성 및 설계 원리를 제시했다. KIST에서 수립한 염화물계 고체 전해질의 고전압 안정성 향상 전략에 대해 LLNL에서는 슈퍼컴퓨터로 결과를 계산하고 이를 다시 KIST에서 실험을 통해 검증했다. 공동연구팀은 우선 계산과학을 활용해 성공 가능성이 높은 소재 설계 방법을 찾고, 이를 실험실에서 추가 검증함으로써 시간과 비용을 절약하는 전략을 채택했다. 연구팀에서 제시한 설계 원리로 합성된 염화물계 고체 전해질을 전고체 전지에 적용해 고전압 환경에서 전기화학적 안정성을 평가한 결과, 액체 전해질이 적용된 상용 리튬이온전지와 유사한 4V 이상의 고전압 안정성을 보였다. 이에 따라 불소(F)가 치환된 염화물계 고체 전해질은 고전압에서 불안정한 황화물계 고체 전해질을 대체해 전고체 전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 공동연구팀은 전고체 전지의 상용화를 앞당기기 위해 소재의 합성 공정, 전극·전지 제조 공정 최적화에 필요한 후속 연구를 수행할 예정이다. 한-미 공동연구를 통해 상용화에 성공할 경우, ESS, 전기차 등 이차전지의 최대 수요국 중 하나인 미국에서 전고체 전지의 핵심 요소인 고체 전해질 시장을 선점할 수 있다. KIST 류승호 박사는 “이번 연구 성과는 불소가 치환된 고전압 안정형 염화물계 고체 전해질에 대한 새로운 설계 원리를 제시한 것으로 화재 위험성이 없는 고에너지밀도 차세대 리튬 전고체 전지의 상용화가 앞당겨질 것”이라고 말했다. LLNL Brandon Wood 박사는 “새로운 고체 전해질 개발을 위해 계산과학 기반의 설계 원리를 제시하고, 이를 실험으로 검증한 체계적인 국제협력 연구였다”라고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업(2022M3J1A1054151), 산업통상자원부(장관 안덕근)의 리튬 기반 차세대이차전지 성능 고도화 및 제조기술개발사업(20012318), 자동차산업핵심기술개발사업(20007045)을 통해 수행됐다. 이번 연구 성과는 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’ (IF 22.0, JCR 분야 상위 3.6%) 최신 호에 게재됐다. * 논문명: Fluorine-Substituted Lithium Chloride Solid Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium-Ion Batteries [그림 1] 고전압 안정형 고체전해질 설계 전략 염화물계 고체전해질은 기존 황화물계 고체전해질의 전기화학적 안정성 범위를 크게 넓히며, 불소 치환을 통해 5V 이상의 고전압 안정성을 가질 수 있다. [그림 2] KIST-LLNL간 국제협력 연구 개요 KIST는 미국 LLNL국립연구소와 함께 2019년부터 차세대 이차전지에 대해 국제공동연구를 수행 중에 있으며, 정기적인 공동워크숍을 개최하여 전고체전지 국제공동연구를 진행 중에 있다. 2022년 8월에는 상호 연구협력을 위해 KIST-LLNL 간 MOU를 체결하였다.

- KIST 본원 내 KIST-동아ST 링킹랩(Linking Lab) 설치 - 염증성 장질환 치료를 위한 경구 핵산 치료제 전달 기술 상용화 협력 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 1월 22일(월) 서울 성북구 KIST 본원에서 동아ST(대표이사 김민영)와 염증성 장질환 치료제 개발을 위한 밀크엑소좀 기반 경구 핵산 전달체 기술이전 조인식 및 링킹랩(Linking Lab) 사업 현판식을 개최했다고 밝혔다. 염증성 장질환은 대장관에 비정상적인 염증반응이 만성적으로 생기는 질병으로 정확한 원인이 밝혀지지 않아 치료제가 없는 난치성 질환이다. 대표적인 염증성 장질환으로는 궤양성 대장염(ulcerative colitis)과 크론병(Crohn's disease)이 있으며, 이러한 질환들은 면역 체계의 과도한 반응으로 인해 장 부위에 지속적인 염증과 손상을 일으키는 것으로 알려져 있다. KIST 연구팀이 개발한 경구형 핵산 치료제 전달 기술은 염증 촉진 사이토카인의 발현을 근원적으로 차단하는 핵산 치료제를 우유에서 분리한 엑소좀(밀크엑소좀) 내부에 봉입해 장 내 염증 병소에 선택적으로 전달함으로써 장내 면역 환경을 빠르게 정상화할 수 있다. 양 기관은 밀크엑소좀 기술 상용화를 위한 후속 연구를 2년간 공동으로 수행할 계획이다. 연구책임자인 KIST 양유수 책임연구원은 “본 기술은 최초의 경구 핵산 치료제로, 환자의 사용 편의성을 현격히 높일 수 있다”라며, ”기술이전 및 링킹랩 사업을 통해 제품의 빠른 상용화를 추진하겠다”라고 밝혔다. KIST 윤석진 원장은 “KIST와 동아ST가 공동으로 개발하는 밀크엑소좀 기반 경구 핵산 치료제가 인류의 삶을 획기적으로 개선할 수 있는 혁신신약으로서 국내 시장뿐만 아니라 글로벌 시장에도 진출할 수 있기를 기대한다”라고 말했다. 동아ST R&D총괄 박재홍 사장은“밀크엑소좀의 물질적 특장점에 착안해 미충족 의료 수요가 높은 염증성 장질환 치료제로의 개발 가능성에 주목하게 됐다”며 “밀크엑소좀의 이러한 특징을 활용한 약물전달 시스템 플랫폼을 개발해 다양한 질환 치료제로도 확장해 나갈 계획이다”라고 밝혔다. 동아ST는 2011년 완공된 세계적 수준의 최첨단 연구소와 뛰어난 역량의 연구 인력 등 최적의 연구 인프라를 보유하고 있는 글로벌 신약 개발 기업이다. 지난 2019년 KIST는 동아ST에 ‘타우 단백질 응집 저해 기반 치매 치료제 개발 기술’을 기술이전했으며, 치매의 원인물질인 타우 단백질을 억제하는 저분자 화합물 기반 치료제를 공동으로 개발해 전임상시험을 수행 중이다. [사진1] (좌) 동아ST 박재홍 R&D 총괄 사장과 (우) 윤석진 KIST원장이 기술이전식 서명을 마친 후 기념촬영을 하고 있다. [사진2] 동아ST-KIST 기술이전 조인식에서 양 기관 주요관계자들이 단체 기념촬영을 하고 있다. [사진3] (좌측부터) 양유수 KIST 책임연구원. 윤석진 KIST 원장. 박재홍 동아ST R&D 총괄사장. 김미경 동아ST 연구본부장이 링킹랩 현판식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.