EMSDL @ UNIST - Research

EMSDL(Electrochemical Materials & System Design Lab.)은 리튬이온전지의 (1) 에너지밀도 및 출력 성능 한계 극복, (2) 자원 이슈로 인한 소재 가격 상승 문제 해결, (3) 구동 중 열화 및 폭발성 문제 개선, (4) 지속가능한 친환경 소재 및 셀 개발을 위해, 차세대 이차전지 전극 및 전해질 소재 개발 / 계면 안정화 / 메커니즘 분석 및 개선 연구를 진행하고 있습니다. 다양한 이차전지 시스템 연구를 수행하여 폭넓은 경험을 확보하며 그들간의 공통점과 차이점을 통해 새로운 기회를 창출합니다. 더 나아가 Li, Co, Ni 등 리튬이온전지 핵심 소재의 고갈 및 가격 상승 문제를 극복하기 위한 폐배터리 시장에 대비하여, 보다 쉽고 친환경적이며 경제적인 재활용을 위한 신규 소재 및 방법론 개발 연구를 수행합니다. 이차전지 시스템 개발 및 재활용 연구 활동은 이차전지의 삶과 죽음에 대한 전주기를 다루기에 일방향에선 고려하지 못했던 새로운 시야 및 기회를 제공합니다. 다양한 전공 지식과 기술들을 접목한 연구를 수행하므로 분야에 국한되지 않은 융합 및 신규 연구가 가능하며, 보다 질적으로 우수한 연구 결과를 확보하기 위해 국내·외 전문가들과의 활발한 협업을 진행하고 있습니다.

Next generation batteries
(Oxygen / Sulfur / Organic)

NCM 및 LFP와 같은 현 리튬이온전지 양극재들은 자원 고갈로 인해 가격 변동 이슈가 빈번히 발생하고 있으며, 이론적으로 에너지밀도 제약이 있어 이를 극복하기 위한 차세대 전지 시스템 개발이 필요합니다. EMSDL은 리튬공기전지, 리튬황전지, 유기전극전지 등, 신규 메커니즘을 바탕으로 한 다양한 차세대 전지들의 열화 문제를 검증하고, 맞춤형 전극 및 전해질 소재 개발하여 보다 개선된 성능을 도출하기 위한 연구를 수행하고 있습니다 .이를 통해 미래 이차전지 국가 경쟁력을 확보하고자 합니다.

Next generation batteries
(Zero Fire / F free / Extreme T)

전해질은 리튬 이온을 수송하는 전하 전달 역할 외에도 양극 및 음극과의 계면에서 진행되는 반응 메커니즘에 영향을 주는 핵심 요소입니다. 작은 변화로도 전지의 성능에 큰 차이를 가져올 수 있어 목적 맞춤형 전지를 개발하는데 있어 전해질 역할은 매우 크다 할 수 있습니다. 잇따른 전지 열폭주 사고, PFAS 환경 규제, 극한 환경에서의 구동 요구 등 전해질의 역할은 더욱 부각되고 있으며 EMSDL은 목적 맞춤형 기능성 액체 전해질, 그리고 이를 활용한 전지 시스템을 개발하고 있습니다.

Next generation batteries
(Metals / Anodeless / ASSB)

리튬이온전지의 제한된 에너지밀도 문제, 중국의 저가 정책 및 원자재 가격 변동에 따른 시장 경쟁력 문제, 사용자의 안전과 전기차 시장에 위협이 되는 배터리 화재 문제등을 극복하기 위해 EMSDL은 흑연 음극을 대체하는 고에너지밀도 리튬메탈전지 (무음극 및 전고체전지), 저가격 소듐이온전지, 비발화성 수계아연전지 등, 새로운 음극을 중심으로한 차세대 전지 개발 연구를 수행하고 있습니다. EMSDL은 신규 음극 기반 시스템의 계면 열화 거동을 이해하고 개선하기 위한 맞춤형 소재 연구를 수행합니다.

Practical Recycling Technology:
Lithium ion battery

전기차 및 배터리 시장의 급격한 성장만큼 소재 고갈 및 가격 상승은 피할 수 없는 중요한 이슈이며, 폐배터리 재활용은 앞으로 선택이 아닌 반드시 진행되어야 할 연구 주제입니다. EMSDL에선 폐배터리 및 전극 소재를 보다 값싸고 효율적이며 친환경적으로 재활용하기 위한 신규 전략 및 소재 개발 연구를 수행하고 있습니다. 전지 개발 관점에서의 경험과 안목을 바탕으로 한 EMSDL의 차별화된 전략들은 국가 산업에 도움이 될 수 있는 실질적 기술 개발로 이어지는 것을 목표로 합니다.

Recycling for Next generation:
All solid state battery

전고체전지는 고체 전해질을 사용하여 기존 리튬 이온 전지 대비 높은 안전성과 에너지 밀도 장점을 지닌 가장 주목받는 차세대 전지 시스템입니다. 수많은 산학연 전문가들의 노력이 집중되고 있는 만큼, 그 시점을 알 순 없지만, 전고체전지는 미래 이차전지 시장에서 중요한 위치를 차지할 것으로 기대됩니다. EMSDL은 이러한 차세대 배터리의 개발과 시장 형성에 대비하여 폐 전고체전지 맞춤형 재활용 최적 공정 및 기술을 개발하고 있으며, 이를 통해 미래 국가 기술 경쟁력을 확보하고자 합니다.

Actual & Virtual Battery R&D
Diagnosis & Modeling

이차전지는 전기차의 핵심 구성요소로서, 주행 거리, 출력, 충전 시간 등에 결정적인 영향을 미칩니다. 다시 말해 이차전지의 성능과 수명을 정확하게 평가하면, 전기차의 성능을 최적화하고, 유지비를 줄이며, 안전 문제를 사전에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 후 전지의 재제조 및 재활용에도 유용한 정보로 활용됩니다. EMSDL은 이차전지의 최적 성능 발현과 안정성 담보 그리고 재활용을 위한 적절한 셀 설계 및 구동 조건 개발을 위해 전기화학적 진단 및 제어, 모델링 연구를 수행합니다.

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Practical Recycling Technology: Lithium ion battery