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과제 & 연구자

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김범준 교수

소속기관 KAIST(한국과학기술원) 생명화학공학과

선정연도 2022년

연구실 홈페이지

영하 20 ℃에서 고성능을 내는 전고체전지용 엘라스토머 전해질 개발

차세대 모빌리티 핵심기술로서 화재의 위험성을 획기적으로 개선하고 고용량/출력이 가능한 리튬 메탈 전고체전지가 각광을 받고 있습니다. 특히 전세계 전기자동차 수요지역의 기온 환경을 고려하였을 때 영하 20도의 저온에서도 안정적으로 구동하는 전고체전지 개발이 필수적입니다. 하지만 현재까지 개발된 고체전해질은 저온에서 매우 낮은 리튬 이온전도도, 기계적 특성과 불안정한 전극/전해질 계면에 의해, 전고체전지의 에너지 밀도 및 수명이 크게 감소하게 됩니다. 이러한 문제로 인해 아직까지 영하 20도이하에서 작동가능한 고체전해질이나 이를 활용한 성공적인 전고체전지에 대한 연구사례는 거의 전무한 상황입니다. 


따라서 본 연구진은 저온에서도 높은 이온전도도와 기계적 물성을 가지는 엘라스토머 고분자 전해질을 설계하고 새롭게 개발하고자 합니다. 나아가 저온에서 안정적인 전극/전해질 계면 형성을 통해, 영하 20도에서 작동가능한 전고체전지를 구현하고자 합니다. 
본 연구를 통해 극저온에서 안정적으로 작동하는 고분자 고체전해질 및 전고체전지 분야의 원천기술을 개발할 경우, 전고체전지의 상용화에 기여할 수 있을 뿐 아니라 저온에서 작동이 가능한 이차전지가 필요한 자동차 및 여러 응용에 매우 큰 파급력을 불러 일으킬 것으로 기대합니다.
 

차세대 모빌리티 핵심기술로서 화재의 위험성을 획기적으로 개선하고 고용량/출력이 가능한 리튬 메탈 전고체전지가 각광을 받고 있습니다. 특히 전세계 전기자동차 수요지역의 기온 환경을 고려하였을 때 영하 20도의 저온에서도 안정적으로 구동하는 전고체전지 개발이 필수적입니다. 하지만 현재까지 개발된 고체전해질은 저온에서 매우 낮은 리튬 이온전도도, 기계적 특성과 불안정한 전극/전해질 계면에 의해, 전고체전지의 에너지 밀도 및 수명이 크게 감소하게 됩니다. 이러한 문제로 인해 아직까지 영하 20도이하에서 작동가능한 고체전해질이나 이를 활용한 성공적인 전고체전지에 대한 연구사례는 거의 전무한 상황입니다.  따라서 본 연구진은 저온에서도 높은 이온전도도와 기계적 물성을 가지는 엘라스토머 고분자 전해질을 설계하고 새롭게 개발하고자 합니다. 나아가 저온에서 안정적인 전극/전해질 계면 형성을 통

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