Electrochemical Materials & System Design Lab.

전기화학 소재 및 시스템 설계 연구실

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전기화학 소재 및 시스템 설계 연구실

우리 연구실은 리튬이온전지의 에너지밀도 한계, 소재 가격 상승 문제, 구동 중 열화 및 폭발성 문제를 극복하기 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 가격 상승 문제를 대처하기 위해, 보다 쉽고 친환경적이며 경제적인 폐배터리 재활용을 위한 신규 소재 및 방법론 개발 연구를 수행합니다. 전지 시스템 개발 및 재활용 연구 활동은 이차전지의 삶과 죽음에 대한 전주기를 다루기에 기존에 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.
Our lab (EMSDL) is conducting research on next-generation secondary battery (electrode and electrolyte material development / interfacial stabilization / mechanism improvement) to overcome the problems such as the limited enery density, rising materials prices, degradation and explosiveness during operation. Research on various secondary battery systems secures extensive experience and creates new opportunities through their similarities and differences.
Furthermore, to overcome the price increase of key raw materials for lithium ion batteries such as Li, Co, and Ni, we're striving to develop new materials and methodologies for more convenient, eco-friendly and economical recycling of waste batteries. Battery development and recycling research activities cover the entire life cycle (birth & death) of secondary batteries and provide new perspectives and opportunities that have not been seen from traditional outlook.

Major research field

알칼리 금속 전지, 다가 금속 전지, 기능성 전해질, 이차전지 재활용, 유기 전극, 전지 열화 메커니즘 / Li/Na/K Metal Batteries, Zn/Mg/Al Metal Batteries, Functional Electrolytes, Battery Recycl

Desired field of research

차세대 이차전지 실용화, 차세대 이차전지 재활용, 친환경 전기화학 소재 및 시스템 / Commercialization of Next-Generation Batteries, Recycling of Next-Generation Batteries, Eco-Friendly Electrochemical Materials and Systems

Research Keywords and Topics

· 차세대 이차전지 : 리튬산소전지, 유기전극전지, 비리튬계전지(Na/K/Zn/Al/Mg)
· 전지 재활용 : 전처리, 완전방전, 직접재활용, 금속추출
· 전해질 설계 : 분자 재구성, 계면 제어, 기능성 용매 및 첨가제, 고체 전해질
· In-Situ 분석 : 주사전기화학현미경(SECM), 시차전기화학질량분석기(DEMS), 광학현미경(OM)
· Next-Generation Batteries : Lithium-oxygen battery, Organic electrode battery, Beyond Li batteries (Na/K/Zn/Al/Mg)
· Battery Recycling : Pretreatment, Full discharging, Direct recycling, Metal extraction
· Electrolyte Design : Molecular reconstitution, Interphase control, Functional solvent and additive, Solid electrolyte
· In-Situ Analysis : Scanning Electrochemical Microscope (SECM), Differential Electrochemical Mass Spectrometer (DEMS), Optical microscope (OM)

Research Publications

· Joo-Eun Kim, Hyun-Wook Lee, Won-Jin Kwak*. "Acceleration of Singlet Oxygen Evolution by Superoxide Dismutase Mimetics in Lithium–Oxygen Batteries." Advanced Functional Materials, 32, 2209012 (2022)
· Hyun-Wook Lee†, Hun Kim†, Hun-Gi Jung, Yang-Kook Sun*, Won-Jin Kwak*. "Ambilaterality of RM towards 1O2 in Li-O2 batteries: trap and quencher." Advanced Functional Materials, 31, 2102442 (2021)
· Won-Jin Kwak†, Rosy†, Daniel Sharon, Chun Xia, Hun Kim, Lee R. Johnson, Peter G. Bruce*, Linda F. Nazar*, Yang-Kook Sun*, Aryeh A. Frimer, Malachi Noked, Stefan A. Freunberger, Doron Aurbach*. "Lithium-Oxygen Batteries and Related Systems: Potential, Status and Future." Chemical Reviews, 120, 6626-6683 (2020)

Patents

· "포타슘 전지용 전해질 조성물 및 이를 포함하는 포타슘 금속 전지", 곽원진, 이현욱 2023.03.
· "유기 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 유기 이차전지" 곽원진, 김주은 2023.02.

국가과학기술표준분류

  • NC. 화학
  • NC08. 전기화학
  • NC0804. 에너지 변환/저장 전기화학

국가기술지도분류

  • 환경/에너지 프론티어 진흥
  • 031900. 2차 전지기술

녹색기술분류

  • 고효율화기술
  • 폐기물
  • 431. 폐기물저감, 재활용, 에너지화기술

6T분류

  • ET 분야
  • 에너지
  • 050211. 에너지소재기술