[진흥원 기술사업화 유망기술 발굴 소개 : KIST 편] 초소형, 초경량, 고안정성 박막이차전지 (KIST, 최지원 책임연구원)
  • 작성자 :관리자 |

    작성일 : 2022-07-29

    조회수 : 273

 

 

 

 

※ 본 유망 기술은 "KIST 기술사업전략본부 기술사업화실" 의 도움으로 발굴 및 게재 되었음을 알려드립니다. KIST의 관련자 분들께 감사드립니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

□ 기술의 개요

 

 

 

 

 

초소형, 초경량의 박막이차전지를 구현한 것으로 두께가 얇고 가벼우면서도 전고상(All-Solid-State)이라 폭발 또는 열팽창의 위험성이 없어 안정성이 매우 뛰어남. 증착 공정으로 박막이차전지를 구현하기 때문에 기판의 제약 없이 다양한 형상으로 구현 가능한 기술임. 또한 요구 조건에 따라 투명성, 유연성 등의 특성을 부여할 수 있음.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

□ 기술의 특징 및 장점

 

 

 

 

유연 박막 전지 제작기술 : Excimer laser를 이용하여 저온 결정화한 유연박막전지 제작

 

 

 

투명전지를 위한 전극 제작기술 : 넓은 밴드갭 에너지를 이용한 RF sputtering법으로 제작된 고투과율 전극물질 개발

 

 

 

고용량 고투과율을 갖는 양극, 음극 조성 개발 기술 : RF sputtering을 이용한 연속 조성 확산법을 통해 새로운 조성의 전극 탐색 (단 한번의 증착으로 500 조성 이상의 분석 가능)

 

 

 

투명 고체전해질 제작기술 : 고투과율, 높은 이온전도도를 가지는 LiPON 소재를 RF sputtering을 이용해 증착하여 양극, 전해질, 음극이 모두 고체인 투명전지 개발 

 

 

 

3-D구조의 박막 전지 제작기술 : Polystyrene(PS) 와 O2 plasma etching을 통한 3-D Hemisphere 제작기술, 2-step growing method를 사용하여 균일한 Nanowire 제작기술, Si etching을 통한 Pyramid 구조 제작기술

 

 

 

Passivation layer 제작기술 : 파릴렌 코터를 이용한 패키징으로 완성된 박막전지 산화를 방지하는 기술

 

 

 

Polyimide 기판에서 전고상 유연 박막전지 제작기술 : 박막을 적층하여 유연 기판에서 동공개방형 스마트 렌즈용 박막전지 제작

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

□ 관련 지식재산권 현황

 

 

 

 

 

1) 2020-0017743 : 전고상 박막 이차전지의 박막봉지 및 제조방법

 

 

 

2) 2019-0155785 : 질화규소 투명 음극 활물질 조성물, 이를 이용한 리튬 박막 이차전지

 

 

 

3) 10-1999146 : 리튬-철-망간 인산화합물 양극 활물질 조성물, 이를 이용한 리튬 이차전지

 

 

 

4) 10-1891668 : 스마트렌즈용 전고상 박막 이차전지

 

 

 

5) 10-1637938 : 엑시머 레이저 어닐링 법을 이용하여 저온결정화 된 리튬(이온) 유연 박막전지용 양극박막 및 유연 박막전지

 

 

 

 

 

 

 

 

□ 기술협력(기술이전, 사업화, 투자 등) 내용 및 범위

 

 

 

 

 

초소형 에너지원이 요구되는 신시장 · 신산업 창출형 (BM 연계) 기술 사업화

 

 

 

양극 및 음극 박막 증착 기술, 박막형 배터리 적층 기술, 박막형 배터리 안정화 및 패키징 기술, 유연 박막 전지 제작기술, 투명 박막 전지 제작기술 등 다양한 기술이전 가능

 

 

 

 

 

 

 

□ 기술 시장성(국내외 시장 분석 및 기술 적용 분야, 기술 가치 등)

 

 

 

 

세계시장 분석 : MarketsandMarkets의 보고 (Solid State Battery Market, MarketsandMarkets, 2020.04)에 따르면, 전 세계 전고체 배터리 기술 시장은 연평균 34.2%의 성장률을 보이며, 세계의 박막 배터리 시장 규모는 2020년에 4억 1,550만 달러에 도달함. 주로 의료기기나 무선센서에서 사용되던 전고체(All-Solid-State) 배터리의 수요가 전기자동차나 에너지 하베스팅 분야에서도 증가하면서 시장 가치는 계속해서 증가하는 추세를 보임.

 

 

 

 

 

< 출처: KIST 기술정책연구소, https://tepri.kist.re.kr/?p=4592 >

 

 


 

 

아시아-태평양 지역의 전고체 배터리 시장규모는 2019년 1,500만 달러에서 2027년 1억 6,260억 달러까지 성장하며, 이 기간 연평균성장률은 41.2%가 예상됨. 

 

 

 

박막 배터리 시장은 스마트폰, 스마트워치나 피트니스 밴드 등의 웨어러블 전자기기 급증을 계기로 강력한 성장을 보이고 있음. 박막 배터리는 우수한 배터리 백업을 갖추고 있기 때문에 저소비 전력 디바이스에 적합하며 세계의 박막 배터리 시장은 향후 5년간 지속적으로 강력한 성장을 나타낼 것으로 예상됨.