Batteries
신재생 에너지와 이차전지로 구동되는 전기차는 화석 연료를 사용하는 기존 기술들과 비교하여 경쟁력을 갖춰가고 있습니다. 전력화를 위한 전기차, 신재생 에너지 기술이 시장에서 더 완벽하게 자리를 잡으려면 더 정교하고 진보된 이차전지 기술이 필요합니다. DGIST 에너지공학전공은 이차전지가 효율적이고 신뢰성이 보장되는 에너지 저장 및 변환 기술로 발전하기 위해 높은 에너지밀도를 구현할 수 있고, 장기 구동이 가능하며 높은 안전성을 보장하는 이차전지를 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 안전성과 신뢰성을 보장하면서 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지 내의 핵심 소재와 다양한 구성 요소에 대해 연구합니다.
특히 전기차 및 대규모 에너지 저장 시스템 (ESS)에 대한 대중화를 위한 이차전지 기술개발을 위해서는 재료 및 계면 현상과 전기화학적 및 화학적, 기계적 안정성에 대한 근본적인 이해를 통해서 가능해집니다. 따라서 DGIST 에너지공학전공 이차전지 연구는 전지 내 핵심 소재와 계면현상, 설계원리에 깊은 이해를 추구하고, 이를 바탕으로 새로운 재료의 발견, 신소재와의 시너지를 통한 새로운 전지 설계, 셀 에너지 밀도, 수명 및 안전성을 개선하기 위한 기술에 집중하고 있습니다. 최근에는 전산 모사 기술 접목한 디지털 트윈 기술을 구현하여 이차전지 내 주요 물리적 변수를 정의하고 성능과 수명 제한 요소에 대한 연구를 통해 전지 열화 메커니즘 규명할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. DGIST 에너지공학전공에서 추구하는 기초연구부터 응용기술에 이르는 연구는 전기차, ESS와 같은 중대형 응용분야 뿐만 아니라 헬스케어용 마이크로 소자, 로봇에 응용될 이차전지의 기초 과학과 엔지니어링 솔루션을 제공할 수 있는 인재를 양성합니다.
- 이차전지 핵심소재 (양/음극 소재 및 전해질)의 새로운 재료 및 합성
- 전기화학 모델링, 결정구조 계산, 분광학 및 전자현미경을 통한 소재분석기술
- 이차전지 내부 계면 현상 이해를 위한 실시간 이미징 기법
- 열화 진단 및 예측, 최적 전극 및 전지설계 위한 전산 모델링 기반 통합적 분석기법
- 리튬 이온을 훨씬 뛰어 넘는 차세대 배터리 화학
- 다가 이온 (Mg, Zn, Ca) 배터리 용 새로운 양극 소재
Renewable energy and electric cars powered by rechargeable batteries are becoming more competitive with conventional technologies that use fossil fuels. Moving towards full electrification, we need a new generation of rechargeable batteries in sophisticated and advanced manners. DGIST battery research is to develop battery technologies that are more efficient, reliable energy storage and conversion —so that batteries become smaller and lighter, hold a charge longer, and last longer, ensuring safety. For that, we are focusing on core materials and various components within batteries that can improve electrochemical performance and ensure safety and reliability.
Fundamental understanding of materials, interfacial phenomena, electrochemical, chemical, and mechanical stability enables the smooth commercialization of electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESSs). Therefore, DGIST ESE battery research pursues a deep understanding of core materials, interfacial phenomena, and battery design principles. Based on the fundamental insights, we are working to advance battery technology through exploiting new materials and material synergies in the batteries, improving the cell energy density, lifetimes, and safety. Moreover, we have been developing the digital-twin battery technology combined with computational modeling and simulation to define critical physical parameters, which can determine the performance and cycle-life to reveal the battery degradation mechanism. Further, DGIST ESE battery research community aims to foster talented people who can provide basic science and engineering solutions for future battery technologies to be applied to healthcare micro-devices and robots as well as large-sized applications such as EVs and ESS. In this regard, our research features:
- Novel battery materials synthesis for cathodes, anodes and electrolytes
- Materials characterizations through electrochemical modeling, crystal structure analysis, spectroscopic and microscopic methods
- Real-time imaging the Interface phenomena inside the batteries
- Computational modeling-integrated analysis for diagnosis and prediction of battery degradation, and for improving the electrode and cell design
- Next-generation batteries far beyond Li-ion
- New cathode materials for multivalent-ion (e.g., Mg, Zn, Ca) batteries