우리 연구실은 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. 전지 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.
Alternative
Electrodes
Electrodes
Lithium-air batteries
리튬공기전지는 리튬이온전지의 이론적 용량 한계를 극복하기 위한 차세대전지 시스템이나 비가역적 부반응으로 인해 기술 성숙도가 매우 낮아 아직 기초 연구 단계에 머무르고 있습니다. EMSDL에선 공기전지 열화의 주요 원인으로 밝혀진 활성산소종과 관련된 다양한 연구 (메커니즘 이해, 분석, 소재 개선)들을 수행하고 보다 가역적이고 실용적인 리튬공기전지를 개발하고자 합니다. 이를 통해 공기전지 분야의 리딩 그룹으로서 국가 경쟁력을 확보하고 기술 성숙도를 끌어올리고자 합니다.
Organic electrode batteries
현재 리튬이온전지에 주로 활용되고 있는 무기금속 소재 기반 양극재들은 자원 고갈로 인해 가격 상승 이슈가 빈번히 발생하고 있으며, 이러한 트렌드는 계속해서 변화하고 있습니다. 따라서 이를 궁극적으로 해결할 수 있는 지속가능하고 친환경적인 신규 전극 및 시스템 개발이 필요합니다. 유기물을 전극 소재로 활용하는 것은 이를 위한 전략 중 하나이며, EMSDL에선 유기소재 전극 기반 이차전지의 성능 향상을 위한 메커니즘 이해, 전극 및 전해질 소재 개발, 계면 제어 연구를 수행하고 있습니다.
Battery
Life Cycle
Life Cycle
Battery recycling
전기차 및 배터리 시장의 급격한 성장만큼 소재 고갈 및 가격 상승은 피할 수 없는 중요한 이슈입니다. 이는 갈수록 더 심각해질 것이기에 폐배터리 재사용 및 재활용은 앞으로 선택이 아닌 반드시 진행되어야 할 연구 주제입니다. EMSDL에선 폐배터리 및 전극 소재를 보다 값싸고 효율적이며 친환경적으로 회복하고, 재사용 및 재활용하기 위한 방법론 및 소재 개발 연구를 수행하고 있습니다. 더나아가 전고체전지와 같은 차세대 전지에 대한 재활용 연구를 통해 새로운 시장에 대비합니다.
Battery diagnosis
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 방전 프로토콜 개발을 위해 이차전지의 전기화학적 진단 및 제어 연구를 수행합니다.
Electrolyte
for EV
for EV
Non flammable electrolyte
전기차 시장의 가파른 성장 만큼 전기차 화재 사고에 대한 뉴스들이 보고되고 있으며, 이는 사용자의 안전을 위협할 뿐만 아니라 전기차에 대한 신뢰도를 떨어뜨리는 요인이 되어 결국 환경 보호를 위한 전기차의 보급을 방해하게 됩니다. 따라서 이차전지의 화재 위험을 줄이기 위한 난연 전해질의 개발이 절실하게 필요하며 EMSDL은 전해질 및 전지의 난연성 확보를 위한 신규 소재 개발 및 조성 최적화 연구를 수행하여 전지 열폭주 문제를 해결하고 전기차 시장의 성장을 돕고자 합니다.
Low temperature electrolyte
배터리는 저온에서 성능이 크게 저하되는 문제를 가지며, 이는 겨울철 전기차의 주행 거리와 출력 성능에 큰 영향을 미칩니다. 현재 사용되는 상용 전해질은 저온에서 높은 점성을 가지며 이온전도도가 낮아져 배터리의 성능 저하를 일으키기 때문에, 저온에서도 좋은 성능을 발휘할 수 있는 새로운 전해질 개발이 필요합니다. EMSDL은 다양한 온도 범위 (저온/상온/고온)에서 가역적으로 이온 전도가 원활하게 일어날 수 있도록 신규 전해질 개발 및 계면 제어 연구를 수행합니다.
Beyond
Lithium
Lithium
Na-ion batteries
소듐이온전지는 현재 전기차 시장을 주도하고 있는 리튬이온전지의 소재 고갈 이슈를 극복하기 위한 다양한 접근 방법 중 하나입니다. 특히 최근 Li 가격 상승 이슈는 NCM 전극에 활용되는 Co이나 Ni 외에도 Li 고갈에 대한 대비가 필요하다는 점을 시사하고 있습니다. 알칼리 메탈이라는 공통점과 풍부한 자원이라는 배경에 힘입어 매우 중요한 차세대 전지 연구 분야로 자리 잡았으며, EMSDL에선 Na 이온전지용 전해질 개발과 함께, 전극 및 계면 안정화 연구를 수행하고자 합니다.
Aqueous Batteries
수계전지는 이차전지의 발화로 인한 인명 피해를 해결하기 위한 핵심 연구 주제이지만 물의 화학적 및 전기화학적 불안정성으로 인해 구동 안정성이 매우 떨어집니다. 이를 극복하기 위한 다양한 연구 결과들이 제시되었으나 실용성 및 재현성이 매우 낮아 혁신적인 돌파구가 필요합니다. EMSDL에선 Li 및 Zn 수계전지의 가역적인 구동 및 고에너지밀도화를 위한 전극, 전해질, 계면 보호막 개발 연구를 수행하고 있으며, 이를 통해 보다 안전하면서도 경제적인 전지를 개발하고자 합니다.