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Li, Yaqian; Yu, Le; Hu, Weiren; Hu, Xianluo
2020 / JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
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리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지지만, 특히 고온에서 안전성 확보가 중요합니다. 분리막은 배터리 안전 및 성능에 중요한 역할을 하며, 열적 안정성을 향상시키는 다양한 전략들이 연구되고 있습니다. 본 리뷰는 극한 조건에서 사용되는 고안전성 배터리용 분리막의 최근 발전 동향과 설계 원리를 요약합니다.
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Next-generation batteries and fuel cells for commercial, military, and space applications
ENERGY STORAGE MATERIALS
Li, Manni; Yuan, Jiamin; Wang, Kaiming; Zhang, Zhe; Niu, Huizhe; Tan, Lili; Miao, Zongcheng; Han, XiaogangENERGY STORAGE MATERIALS
Zhang, Lupeng; Li, Xinle; Yang, Mingrui; Chen, WeihuaSMALL
Waqas, Muhammad; Ali, Shamshad; Feng, Chao; Chen, Dongjiang; Han, Jiecai; He, WeidongADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES
Wang, Fenfen; Ke, Xinyou; Shen, Kang; Zhu, Lei; Yuan, ChrisJournal of the Electrochemical Society
Zhu, L.; Ding, G.; Han, Q.; Yang, X.; Cao, X.; Xie, L.Science China Chemistry
Su, Miaomiao; Huang, Guang; Wang, Suqing; Wang, Yanjie; Wang, HaihuiENERGY & ENVIRONMENTAL MATERIALS
Liu, Zhifang; Jiang, Yingjun; Hu, Qiaomei; Guo, Songtao; Yu, Le; Li, Qi; Liu, Qing; Hu, XianluoFRONTIERS IN ENERGY RESEARCH
Ould Ely, Teyeb; Kamzabek, Dana; Chakraborty, DhritimanENERGY STORAGE MATERIALS
Dai, Xinke; Zhang, Xiaoming; Wen, Jiawei; Wang, Chunxia; Ma, Xinlong; Yang, Yue; Huang, Guoyong; Ye, Hai-Mu; Xu, ShengmingEnergy Technology
Zhu M.,Wang Q.,Zhou H.,Qi L.MATERIALS CHEMISTRY FRONTIERS
Tong, Boli; Li, XifeiJOURNAL OF POWER SOURCES
Zhai, Pan; Liu, Kexin; Wang, Zhuyi; Shi, Liyi; Yuan, ShuaiNano Research
Yang, K.-P.; Ling, Z.-C.; Xie, S.; Han, Z.-M.; Yang, H.-B.; Li, D.-H.; Liu, H.-C.; Guan, Q.-F.; Yin, C.-H.; Sun, W.-B.; Yu, S.-H.eTransportation
Lei, Y.; Chan, Q.N.; Li, A.; Yeoh, G.H.; Wang, W.; Xu, L.; Yin Yuen, A.C.; Yuan, Y.JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY
Yuan, Mengqi; Liu, KaiJournal of Energy Storage
Cao D.,Deng J.,Jiang L.,Li X.,Zhang G.ENERGY STORAGE MATERIALS
Zhong, Shijie; Yuan, Botao; Guang, Zhaoxu; Chen, Dongjiang; Li, Qun; Dong, Liwei; Ji, Yuanpeng; Dong, Yunfa; Han, Jiecai; He, WeidongJournal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers
Cui H.,Song Y.,Sheng L.,Wang L.,Xu H.,Tian G.,He X.Journal of Membrane Science
Jiang, F.; Nie, Y.; Yin, L.; Feng, Y.; Yu, Q.; Zhong, C.JOURNAL OF POWER SOURCES
Babiker, Dafaalla M. D.; Usha, Zubaida Rukhsana; Wan, Caixia; Hassaan, Mohmmed Mun ELseed; Chen, Xin; Li, Liangbin전선 / 대학원
최근 들어 이차 전지와 초고용량 커패시터와 같은 에너지 저장장치는 휴대폰, 노트북 컴퓨터와 같은 모바일 기기의 전원으로 보편화되었으며, 향후 하이브리드 전기자동차의 전원, 신재생 에너지 발전으로 얻은 전력의 저장장치 등으로 그 시장이 확대될 것으로 전망된다. 이차 전지의 성능은 일차적으로 전지를 구성하는 음극, 양극, 전해질, 분리막 소재의 성능에 의해 결정되며, 또한 전기화학 반응에 의해 전자 또는 이온이 전극/전해질, 분리막/전해질 계면을 통해 전달되므로 이들 계면 특성 또한 전지 성능을 결정하는 중요한 인자가 된다. 최근 들어 이들 전극 재료와 계면 특성의 향상을 위하여 나노 크기 전극 물질, 나노 코팅, 나노 크기로 조절된 전극 재료 및 계면, 분리막의 나노 복합화 등 나노기술이 접목되고 있다. 한편, 이차 전지와 초고용량 커패시터는 여러 요소를 조합하여 구성하므로, 시스템화 기술(설계, cell balancing 등) 또한 전지 성능 향상에 중요한 역할을 한다. 이차 전지의 시스템화 기술은 기존 알카라인 전지, 납축전지, Ni-Cd 및 Ni-metal hydride 이차 전지에 적용된 시스템화 기술을 바탕으로 발전해 오고 있고, 전력저장 장치로서 대용량 Na/S 이차 전지, redox flow cell 등도 상용화가 시도되고 있으므로 이들에 대한 소재, 시스템화 기술을 습득할 필요가 있다. 위에 제시한 필요성을 바탕으로 다음과 같은 내용의 강의가 진행된다. 1) 알카라인 전지, 납축전지, Ni-Cd 및 Ni-metal hydride 이차 전지의 구성 재료, 시스템 기술 2) 리튬 이차 전지와 초고용량 커패시터의 전극 및 전해질 소재, 계면 특성, 나노기술의 적용 3) 전지의 설계, cell balancing, 안전성 확보, 수명 향상 4) 대용량 Na/S 이차 전지, redox flow cell의 소재 및 시스템화 기술전선 / 대학원
최근 전 세계적으로 중요시 하고 있는 에너지 문제 및 환경 보전의 중요한 경향 및 이슈들을 고찰하고, 이들을 화학적 원리를 중심으로 한 융합기술을 사용하여 기존의 한계를 극복하는 기술적 방법들을 소개한다. 특히, 대체에너지(연료전지 및 태양전지 등), 환경 센서 및 나노 물질의 환경영향 등의 기본원리 및 응용에 대해 살펴보고자 한다.전선 / 학사
이 과목은 열역학, 유체역학 및 열전달에 관한 기본 이론을 바탕으로 냉동시스템, 공기조화시스템부터 탄소중립 및 이산화탄소 저감을 위한 태양열 발전, 수소연료전지, 친환경차 통합 열관리 등을 다룬다. 실제 생활과 연관된 냉난방, 가습, 청정, 환기, 공기유동 등에 대한 기본 개념을 확립함으로서, 새로운 개념의 다양한 열이용 기기들을 효율적으로 설계하고 분석하는 능력을 확보하는 것을 목표로 한다. 열에너지의 합리적인 이용에 관해 학습하며 신재생에너지의 효과적인 활용을 위한 시스템 최적화를 수행한다. 특히, 친환경차 구성품의 각기 다른 열적 요구사항을 분석하고 가장 효율적으로 열관리를 수행할 수 있는 통합 열관리 시스템을 설계함으로써 다양한 경계조건 하의 열시스템 최적화 기법에 대해 학습할 수 있도록 한다.전선 / 대학원
본 과목은 재료과학적 관점에서 이온전도체의 기본 구조, 이온 전도 메커니즘, 그리고 재료 특성을 결정하는 주요 인자를 종합적으로 다룬다. 응용 분야는 전고체전지를 대표적인 예로 하는 다양한 전기화학적 에너지 시스템을 포함한다. 또한, 이온전도체와 전극 간의 계면 현상에 대해 심층적으로 논의하고, 관련 소자의 설계 및 제작 사례를 다룬다.전선 / 대학원
배터리와 같은 전기화학적 에너지 저장 장치는 이온 전송 물질(전해질), 전자 전송 물질(도전재 등), 그리고 둘 다 전송하는 물질(대부분의 활물질)로 이루어져 있다. 전기화학적으로 에너지를 저장하고 추출하기 위해서는 이온과 전자를 분리시켜 전송시키는 과정, 이를 중성종으로 결합하는 반응을 유도하는 과정, 표면에서 생성된 중성종을 확산시키는 과정 등을 거쳐야 한다. 이 과목에서는 이러한 전하 전송 및 전기화학 반응의 메커니즘에 대해 배움으로써 전기화학 셀을 속도론적 관점에서 이해하고자 한다.전선 / 학사
본 과목에서는 기존에 배운 유체역학, 열역학, 열전달 등에서의 지식을 확장하여, 높은 에너지를 가지는 시스템의 해석을 목표로 한다. 연소, 폭발, 레이저 조사 등에서와 같은 아주 빠르고, 상변화를 수반하는 시스템에서의 열 및 물질 전달 이론을 공부하여, 현실 속의 여러 고에너지 현상을 분석하는 안목을 기르고, 미래의 환경문제를 해결할 그린에너지 시스템도 다뤄질 것이다.전선 / 학사
핵재료공학은 원자력시스템의 안전성 및 경제성 확보를 위한 핵심 공학이다. 4세대 원자로, 핵융합로 등 진보된 원자로의 구현을 위해서는 높은 온도와 방사선 노출을 견딜 수 있는 재료의 개발이 필수적이다. 이 교과목은 (1) 방사선 조사손상 과정 등과 같은 핵재료 물리·화학의 기초와 (2) 원자력 재료의 장기 거동에 대한 공학 지식을 다룬다.전선 / 대학원
본 교과목에서는 태양에너지 변환 기술의 에너지 변환 효율과 경제성을 향상시키기 위해 연구되고 있는 다양한 차세대 기술을 학습한다. 특히, 할라이드 페로브스카이트 소재 등 차세대 박막 태양전지 소재와 열역학적 한계 효율을 극복하기 위한 탠덤 태양전지 등의 차세대 태양전지 소자 기술의 원리와 최신 연구 동향을 다룬다. 기존 상용 제품의 대부분을 차지하는 지상용 태양전지 이외에 웨어러블 소자, 실내용 전자기기, 모빌리티, 우주 등 차세대 태양전지가 적용될 수 있는 다양한 응용처 개발사례를 학습하고 이를 위한 소재, 소자, 시스템 기술 등을 공부한다.전선 / 대학원
원자력발전, 방사성폐기물 밀봉, 차세대 원전 개발 및 핵융합 연구의 확대에 따라 안전계통의 고장 또는 파괴를 사전에 예방하는 재료기술을 확립하여 방사능 누출사고에 대한 근본적 대책을 수립할 필요성이 강조되고 있다. 원자력시스템의 과열사고에 대처하여 재료계통의 첨단화를 통한 안전성의 강화가 새로운 패러다임으로 대두하였다. 또한 원자력재료에 대한 이해가 충분하여야 신기술개발이 가능하다. 이를 위해서 본 과목에서는 원자력시스템의 안전과 성능에 핵심적인 재료와 구조-부품의 설계원리, 재료의 경년열화현상을 평가 및 예측하는 방법을 학습한다. 이 과목에서는 시스템에 쓰이는 재료의 기본적인 거동을 이해한다. 또한 발생 가능한 문제들을 Case Study로 다루고 이를 대처하기 위한 규정을 이해하고 신뢰성을 선진화할 수 있는 방안을 교육한다.전선 / 학사
이 과목은 자동차 환경규제와 제도의 대응을 위해 개발되는 다양한 자동차 동력원들에 대한 소개를 한다. 기계공학 관점에서의 자동차엔진의 원리와 효율, 성능에 영향을 미치는 인자들을 공부하고, 엔진과 모터의 결합체인 하이브리드시스템의 원리와 구조 그리고 시스템 장점에 대해서 학습한다. 전기차 배터리시스템의 구조와 요구사항, 자동차용 PEM 연료전지 시스템의 기본 이해와 연료전지 시스템의 최적성능과 효율을 위한 BOP 특성에 대해서 공부하고, 자동차 동력원 시스템의 해석능력을 배양하고 새로운 환경규제 대응을 위한 동력원의 신기술을 소개한다.전선 / 학사
본 교과목은 최근 농업기계, 건설기계 등의 노외기계에서도 이슈화되고 있는 전기트랙터의 구동시스템에 대한 것으로 총 3가지 주제로 구성된다. 첫 번째 주제는 배터리로서, 배터리의 작동 원리와 용량 선정과 같은 기본적인 이론뿐 아니라 BMS(battery management system), 열관리시스템에 대한 응용까지 배터리 개론에 대해 폭넓게 다룬다. 두 번째 주제는 인버터이며, 배터리의 직류 전류를 전기모터가 요구하는 3상 교류 전류로 변환하는 인버터(inverter)뿐 아니라 DC-DC converter에 대한 작동 원리 및 회로 분석에 대해 다룬다. 마지막 주제는 전기모터로서, 전기모터의 구동원리와 직류모터인 PMDC, BLDC 모터, 교류모터인 유도모터와 동기모터의 특성에 대해 다룬다.전선 / 학사
핵분열 및 핵융합 반응으로 발생하는 열을 이용하여 전기를 생산하는 과정에는 냉각 및 동력변환을 위한 계통이 요구된다. 또한, 이들 발전소를 안전하게 유지하고 운전하기 위한 안전 및 보조 계통이 필요하다. 이에 발전소 개발, 설계 및 안전성 평가를 위해서는 에너지 시스템 내 계통에 대한 지식이 필수적이다. 본 교과목은 3, 4학년 학생을 대상으로 현재 가동 중인 원자력발전소, 개발 중인 미래형 원자로, 핵융합로의 주요 계통 및 작동 원리를 소개한다. 동력변환계통을 분석하기 위해 필수적인 열역학 기초를 다루며, 기본 이론을 바탕으로 원자로 계통 분석 방법을 심화한다.전선 / 대학원
본 과목은 원자력 시스템 및 안전과 관련된 시스템, 열전달 및 유동특성과 관련된 기본 개념을 확립하고 최신 연구현황 및 현안을 학습하는 교과목이다. 학습내용은 원자로 시스템, 유체역학, 열전달, 이상유동, 상변화로 크게 대별되며, 이들 지식을 바탕으로 원자력 발전소 열적설계 및 안전해석에 필요한 다양한 예제와 사례들을 학습한다. 또한 원자력 시스템 및 안전과 관련된 최신 연구 및 규제 동향을 소개한다.전선 / 대학원
이 강의는 발전된 반도체 소자를 이해하기 위한 반도체 물리를 강의한다. 높은 도핑 효과, 이종 접합에서의 밴드 라인업 이론 등을 소개한다. 이러한 물리이론을 바탕으로 MOSFET 소자와 바이폴러 소자의 물리, 모델링 그리고 특성에 대해서 강의한다. 이 소자들의 이상적이 아닌 특성과 스케이링 이론을 소개한다. 여기에는 MOSFET의 표면 양자화 효과와 이 효과가 끼치는 소자의 CV, 전달특성 등에 대해서 강의한다.전필 / 학사
본 과목은 지속가능 기술과 관련된 기초실험을 통해 기본적인 연구개발 방법론을 익히는 것을 목표로 한다. 구체적으로는 전기화학, 분광학, 박막증착, 결정구조분석, 분말합성 등에 대한 실험을 수행하고, 이러한 실험이 실제 지속가능 기술에 어떻게 응용되는지를 이해하고자 한다.전선 / 대학원
복합재료는 높은 기계적 성질과 요구되는 상황에 맞게 강화되는 방향을 설정할 수 있는 설계적 장점이 있어, 항공우주산업과 같은 경량형 구조가 사용되는 곳에 널리 활용이 되어왔다. 또한, 방탄 및 방검복을 포함하는 다양한 충돌에너지 발생 상황에서 매우 효과적으로 에너지를 흡수하는 것이 가능하다. 최근에는 전통적인 섬유/폴리머 기반의 복합재료 이외에도 다기능의 금속, 세라믹, 폴리머가 포함된 재료도 복합재료로 취급된다. 따라서, 이러한 특성을 이해하고 실제 산업군에 활용하기 위해서는 전통적인 이론적 접근법뿐만 아니라 실험을 통한 결과 고찰과 이를 이해하기 위한 해석 방법 등에 대한 전반적인 이해가 필요하다. 본 과목에서는 유한요소법해석 및 초고속 카메라를 이용한 고속충돌시험 수행과 분석을 포함하며 관련한 최신이론과 기법을 조사하고 공부하게 된다.전선 / 대학원
이 교과목에서는 최근 그 발전이 급격하게 이루어지고 있는 전기동력 수직 이착륙기와 고속 복합형 회전익기의 다분야 설계, 전기 추진 동력원(전기모터, 배터리), 소음 측면에 대한 고찰이 소개된다. 전기동력 추진 회전익기에서는 하이브리드 방식을 포함한 분산 전기 추진, 배터리 수명, 그리고 수직 이착륙과 천이 비행 등의 기술적 측면에 초점을 맞추어 학습한다. 고속 복합형 회전인기는 강체 블레이드/허브 및 lift offset에 의거한 동축 반전, 틸트로터 등 수직 이착륙과 장거리 고속 비행 능력의 달성 과정을 학습한다. 학습한 내용을 적용한 전기동력 추진 수직 이착륙기의 시제품을 설계와 실험을 통한 성능 측정 실습이 수행된다.전선 / 학사
우주추진에 관한 총괄적인 소개와 각종 로켓트 추진기술에 대한 개념적인 설명으로부터 구체적인 화학 로켓트, 전기추진 로켓트, 미래추진 로켓트를 설명한다. 그리고 지구 대기권외 우주추진, 지구대기권 왕복 우주추진, 태양계 우주추진, 타 태양계 우주여행 및 초장거리 우주여행 추진기술을 소개한다. 그리고 현재까지 가장 널리 사용되고 있는 화학로켓트인 고체추진로켓트, 액체추진로켓트, Hybrid 로켓트 추진방식 및 성능, 장단점을 비교하고, 로켓트 설계의 주요 요소기술인 연소실 설계, 노즐 설계, 열전달 설계, 연료/산화제 공급계 설계, 연소불안정 해석, 측정기술 등에 대하여 설명한다.전선 / 대학원
이 강좌에서는 현 시점에서 본 반도체 소자의 각 세부 분야의 주요한 연구 주제에 대한 소개와 토의가 이뤄진다. 개설 학기에 따라 주제가 변하며, 이 강좌 내의 다른 주제에 대한 특강을 수강할 수 있다.전선 / 학사
본 교과목에서는 거의 한계에 다다른 CMOS 소자의 scaling 문제를 극복할 수 있는, 나노 기술을 응용한 새로운 소자 구조와 이들의 바이오 물질 등과의 상호작용에 대해 소개한다. 그리고 이러한 신소자들을 이해하고 연구하기 위한 기초적인 양자 및 소자 물리학, 그리고 이온전해질과 반도체 표면과의 관계에 대해 배운다. 전반부에서는 에너지 밴드, 유효질량, hole 등의 개념을 설명하기 위한 나노소자 물리의 기초를 다루고, 이를 토대로 다중 게이트 소자 같은 나노 FET 소자들의 최신 동향에 대해 소개한다. 후반부에서는 간단한 물리 및 나노소자 시뮬레이션 실습을 통해 학습한 양자 물리학에 대한 이해를 높이고, 직접 나노소자 및 전기-바이오 소자를 설계하고 그 특성을 분석해보는 기회를 갖는다.