연구실 소개 - 배터리소재화학공학과
연구실 소개
전고체전지 및 소재 연구실 (권오민 교수)
홈페이지 :
권오민 교수님 연구실은 고성능 전고체전지와 리튬이온전지 개발에 모든 역량을 집중하고 있습니다. 고출력, 장수명, 고에너지 밀도를 갖춘 궁극적인 배터리를 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다. 연구 범위는 핵심 소재 설계부터 최종적인 완성 셀(Full-Cell) 통합 단계까지, 전체 시스템을 포괄합니다. 우리랩의 비전은 초격차 배터리 기술을 통해 글로벌 전기화(Electrification)를 가속하고, 인류의 지속 가능한 미래를 위한 에너지 시스템 혁신을 선도하는 것입니다. 이를 위해 저희는 유기/무기, 재료/전기화학 등의 전문 지식을 융합한 접근 방식을 통해, 배터리의 성능 지표를 근본적으로 향상시키고자 합니다. 이와 더불어, 우리랩은 학생들이 문제의 본질을 인식하는 능력부터 실질적인 문제 해결 역량을 배양할 수 있도록 집중 지원하여, 미래 사회를 이끌어갈 훌륭한 연구자들을 배출하는 것 또한 중요한 목적으로 삼고 있습니다. 많은 현실적인 문제들을 끊임없이 해결하고 우수한 인재를 양성함으로써, 글로벌 전기화 시대로의 전환을 가속하는 데 기여하고자 합니다.
| 연구 분야 | 주요 연구 내용 | 연구 결과 |
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고출력 전고체 배터리 |
고출력 전고체 배터리(ASSB) 연구는 최적화된 구조 및 계면 개질(Structural and Interfacial Modifications) 기술을 적용하여 급속 충방전을 구현하는 것을 목표로 합니다. 특히, 음극 및 양극의 벌크(Bulk) 물성을 정밀하게 설계하고, 고체-고체 계면을 최적화하여 저항을 최소화하고 빠른 이온의 전달 특성을 구현하는데 집중하고 있습니다. |
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리튬이온전지소재 (활물질, 용매, 바인더 등) |
저희는 차세대 이차전지 상용화를 위해 핵심 양극재 개발에 집중합니다. 벌크 합성 및 표면 개질로 성능과 안정성을 극대화합니다. 특히 망간 리치(Mn-rich) 저가형 조성을 개발하여 고성능을 유지하며 제조 단가를 획기적으로 절감하는 솔루션을 목표로 하며, 건식 전극 공정 기반 기술 확보를 위해 고기능성 바인더 및 도전재를 개발하여 친환경적 제조 효율을 선도하고자 합니다. |
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장수명 전고체 배터리(양극, 음극) |
장수명 전고체 배터리(ASSB) 구현을 위해, 해당 연구는 NCM계, Mn-rich계, LFP 등의 다양한 양극의 합성, 음극, 고체전해질의 벌크(Bulk) 물성을 정밀하게 제어하는 것을 목표로 합니다. Bulk구조의 안정화를 통해 각 구성 요소 간의 계면을 안정화하는 핵심 연구를 수행하여, 성능 저하(Degradation)를 완화하고 장기적인 우수 성능을 확보하는 데 주력하고 있습니다. |
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파우치셀 평가 |
황화물계 전고체 배터리(ASSB) 파우치 셀을 통해 높은 평가 신뢰성을 확보하고, 실질적인 응용시 발생하는 문제점을 이해하고, 궁극적인 해결책을 제안하고자 합니다. 특히, 고밀도화 과정에서 발생하는 응력(Stress) 문제와 낮은 외부 적층 압력(Low External Stack Pressure) 적용 시 발생하는 실질적인 어려움에 대해 심층적인 연구를 진행하고 있습니다. |
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구조 분석 |
X선 및 중성자 회절(X-ray and Neutron Diffraction) 분석을 활용하여 재료의 작동 메커니즘을 규명합니다. 각 소재의 구조이해를 통해 근본적인 문제를 인식하고 해결책을 제시하고자 합니다. 이를 통해 낮은 입자강도 (Low Modulus), 고이온전도 (high ionic conductivity), 그리고 수분안정성 (moisture stability)이 확보된 고체 전해질 등 차세대 배터리 구현을 위한 핵심 부품(Key Components) 개발을 주도하고 있습니다. |
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기능성 연성소재 연구실 (김백민 교수)
홈페이지 : http://smartlab.hanyang.ac.kr/
기능성 연성소재 연구실에서는 대표적인 연성소재인 고분자와 콜로이드를 중심으로, 다양한 산업 분야에 적용 가능한 차세대 기능성 소재 기술을 연구하고 있습니다. 고분자와 콜로이드는 화장품, 석유화학, 반도체, 배터리 등 대한민국의 주요 산업 전반에서 꾸준히 주목받는 핵심 소재로, 그 응용 범위와 성장 가능성은 지속적으로 확대되고 있습니다.
본 연구실은 계면 공학과 유변학적 접근을 기반으로 고분자 및 콜로이드의 미세 구조를 정밀하게 조절하고, 이에 다기능성을 부여하는 기술을 개발하고 있습니다.
- 고분자 분야: 분리막과 고분자-나노입자 복합체를 개발하고 있으며, 이를 바탕으로 나노 필터, 보호 코팅, 광학 필름, 센서, 전극 코팅 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다.
- 콜로이드 분야: 에멀젼, 폼, 슬러리 등 매우 넓은 표면 및 계면을 갖는 시스템의 안정화 및 기계적 물성 조절을 연구하며, 이를 기능성 화장품, 배터리·반도체 소재 등으로의 실용적 적용 가능성을 적극적으로 탐구하고 있습니다.
| 연구 분야 | 주요 연구 내용 | 연구 결과 |
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고분자 박막/분리막 |
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고분자-나노입자 복합체 |
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기능성 콜로이드 및 유변 |
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혁신 에너지 솔루션 연구실 (김승혁 교수)
홈페이지 : http://seunghyeok.com/
혁신 에너지 솔루션 연구실 (Innovative Energy Solution Lab)은 고성능 리튬이차전지 및 차세대전지를 개발하며, 연구실 핵심 방향은 고에너지밀도, 고안전성, 장수명특성 및 급속 충전 등의 특성을 발현할 수 있는 혁신적인 솔루션을 제시하는 것입니다. 이를 만족시키기 위한 핵심 전략으로는 1) 계면 설계(Interface design)을 통한 차세대전지 (리튬금속전지 등) 안정성 향상, 2) 인공지능(AI) 기반 활성화공정 및 충전 프로토콜 개발, 3) 전지 안전성 향상을 위한 분석 프로토콜 및 신규소재 개발 등이 있습니다. 차별화된 전략을 기반으로, 기존에 달성하지 못한 특성 및 성능을 확보하는 것을 목표로 하고 있습니다.
- 계면 설계를 통한 차세대전지 안정성 향상: 리튬금속전지, 전고체전지, 수계아연전지 등의 차세대전지는 높은 에너지밀도를 지니지만, 계면 불안정성으로 인한 덴드라이트 형성, 부반응, 급속충전 한계 등의 문제를 겪고 있습니다. 본 연구실은 이러한 한계를 극복하기 위해 계면 구조 및 조성의 정밀 제어를 핵심 연구 방향으로 설정하고 있습니다.
- 인공지능 기반 활성화공정 및 충전 프로토콜 개발: 최적의 활성화공정 및 충전 프로토콜 개발을 위해서 공정 변수(전류밀도, 전압 등)가 전지 거동에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 이를 데이터베이스화할 예정입니다. 이후 인공지능(AI) 기반 접근법을 활용하여 활성화공정 및 충전 조건에 따른 전지의 전기화학적 응답을 학습·예측함으로써, 최적화된 프로토콜을 도출합니다.
- 전지 안전성 향상을 위한 분석 프로토콜 및 신규소재 개발: 셀 단위에서의 열화 메커니즘을 정량적으로 규명하고, 재현성 및 신뢰성이 확보된 신규 분석 프로토콜을 개발하고자 합니다. 이를 통해 셀 단위에서의 물리적·화학적 열화 거동을 정밀하게 평가하고, 신규 안정화 소재 및 구조 설계를 통해 전지 안전성을 향상하는 전략을 제시합니다.
| 연구 분야 | 주요 연구 내용 | 연구 결과 |
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계면설계를 통한 리튬금속전지 안정성 향상 |
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| 고안정성 수계아연전지 개발 |
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인공지능 기반 활성화공정 및 충전 프로토콜 |
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전지 안전성 향상을 위한분석 프로토콜 및 신규소재 개발 |
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