Designing silicon-containing high-energy lithium-ion anodes and resolving commercialization barriers
연구 내용
실리콘 기반 음극 소재의 공정·전극 설계 관점에서 성능과 열화 요인을 비교 분석하고 상용화 장벽을 규명하여 고에너지 리튬이온 전지를 구현하는 연구
실리콘은 높은 이론 용량을 갖지만 충·방전 시 부피 팽창과 계면 열화로 인해 성능이 불안정해지는 문제가 있습니다. 김남형 연구실은 실리콘 함유 음극의 상용화 저해 요인을 재료 특성, 전극 공정, 전지 운용 조건 관점에서 분석하고자 합니다. 대표적으로 상용 실리콘 계열 소재들을 선택해 전극 수준에서 전기화학 특성과 부피 변화 거동을 비교하고, 그래파이트와의 복합 설계를 통해 초기 효율과 사이클 안정성을 동시에 만족하는 방향을 도출합니다. 또한 리튬이온 화학계의 그리드 듀티 사이클 조건에서의 거동을 고려하여 실사용 환경 적합성을 평가하는 차별성을 보유합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
3편
관련 특허
0건
관련 프로젝트
1건
연구 흐름
초기에는 실리콘 함유 리튬이온 배터리에서 실험실 혁신이 상용화로 이어지지 못하는 핵심 장애 요인을 정리하고, 전극·공정 변수에 의해 성능이 어떻게 달라지는지 분석하는 데 집중하였습니다. 이후에는 대표적인 상용 실리콘 기반 소재들을 체계적으로 비교하여 고에너지 리튬이온 전지 설계에 필요한 선택 기준을 마련하였습니다. 최근에는 리튬이온 배터리 화학계의 그리드 듀티 사이클 거동까지 확장하여, 운용 조건 변화에 따른 성능 저하 양상을 반영하는 방향으로 연구를 수행하고 있습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Issues impeding the commercialization of laboratory innovations for energy-dense Si-containing lithium-ion batteries
Comparison of Li-ion battery chemistries under grid duty cycles
Comparison of commercial silicon-based anode materials for the design of a high-energy lithium-ion battery
관련 프로젝트
구분
제목
고성능 리튬이차전지용 전극 소재 개발 및 분석을 위한 대기비노출 실시간 전기화학/가열 분석용 광학현미경 구축