Materials Chemistry for Energy Applications Lab

인하대학교 본교(제1캠퍼스)
김민규 교수 화학과

Materials Science and Engineering

재료/신소재공학

연구실 소개

Materials Chemistry for Energy Applications Lab는 충전식 배터리의 다양한 도전과제를 연구하는 화학과의 연구실입니다. 특히 실리콘 음극, 전해질 설계, 그리고 SEI 안정화에 중점을 두고 있습니다. 최근 3년간 이 연구실은 실리콘 기반 배터리의 성능 향상을 위한 새로운 설계 규칙을 제시하고, 저온 리튬이온 배터리를 위한 불소화 전해질을 개발하였습니다. 또한, 4년간 캘린더 에이징된 15% 실리콘 파우치 셀과 고성능 실리콘 기반 배터리를 개발하는 데 성공했습니다. 이 연구실은 리튬 금속 배터리의 음극에 대한 특허를 보유하고 있으며, 다수의 국제 학술지와 학회에서 논문을 발표하였습니다.

재충전 가능한 배터리

충전식 배터리

실리콘 음극

전해질 설계

SEI 안정화

연구 분야

고성능 실리콘 기반 리튬 이온 배터리의 SEI 안정화 메커니즘

이 연구는 고성능 실리콘 기반 리튬 이온 배터리의 안정성을 높이기 위한 새로운 SEI(고체 전해질 계면) 안정화 메커니즘을 제시합니다. 실리콘 음극과 전해질 사이에서 발생하는 상호작용을 통해 SEI 층의 형성 및 안정화 과정을 심층적으로 분석하며, 이를 통해 배터리의 성능과 수명을 극대화할 수 있는 방법을 모색합니다. 특히, 낮은 온도에서도 우수한 성능을 발휘할 수 있는 전해질 설계와 실리콘 음극의 단기 및 장기 성능 변화를 중점적으로 연구합니다. 이 연구는 실리콘 음극의 단기 성능과 장기 안정성을 동시에 개선할 수 있는 포괄적인 접근법을 통해 차세대 고성능 리튬 이온 배터리 개발에 기여할 수 있습니다.

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주요 논문

Rational Design of Fluorinated Electrolytes for Low Temperature Lithium-Ion Batteries

Dong-Joo Yoo, Qian Liu, Orion Cohen, Minkyu Kim, Kristin A. Persson, Zhengcheng Zhang

Advanced Energy Materials

2023

Pouch cells with 15% silicon calendar-aged for 4 years

Marco-Tulio F Rodrigues, Zhenzhen Yang, Stephen E Trask, Alison R Dunlop, Minkyu Kim, Fulya Dogan, Baris Key, Ira Bloom, Daniel P Abraham, Andrew N Jansen

Journal of Power Sources

2023

A new mechanism of stabilizing SEI of Si anode driven by crosstalk behavior and its potential for developing high performance Si-based batteries

Minkyu Kim, Steven P. Harvey, Zoey Huey, Sang-Don Han, Chun-Shen Jiang, Seoung-Bum Son, Zhenzhen Yang, Ira Bloom

Energy Storage Materials

2023

Transition metal crosstalk in conventional graphite-based batteries and advanced silicon-based batteries

Sung Gyu Yoon, Kyu Hyuck Lee, Minkyu Kim

Applied Physics Letters

2022

Extreme Fast Charging: Effect of Positive Electrode Material on Crosstalk

Zhenzhen Yang, Minkyu Kim, Yifen Tsai, Peter Zapol, Stephen E. Trask, Ira Bloom