홈으로 센터소개 센터소개 IC-PBL Connect & Share 교수지원 학습지원 IC-PBL Connect & Share IC-PBL 소개 IC-PBL Connect & Share IC-PBL 명예의 전당 IC-PBL 통계 IC-PBL 자료실 IC-PBL Share IC-PBL Connect IC-PBL Share IC-PBL Share IC-PBL Share는 한양대학교에서 이루어진 다양한 학부와 대학원 IC-PBL 수업 과정 및 결과를 공유하는 공간입니다. (비로그인 회원에게는 일부정보가 제한되어 표기됩니다.) ※ 2022학년도 첨부파일만 제공되니 전년도 자료가 필요하신 분들은 IC-PBL교수학습센터로 메일 주시기 바랍니다. 기본정보 입력 [대학원] 전해질특론 김동원22.12.26조회 12 계열 이공계열 학부/대학원 대학원 전공 화학공학과 학년도 2022 학기 2학기 과목명 전해질특론 담당교수 김동원 소속 화학공학과 IC-PBL 유형 M(현장통합형) 문제제시·기업 평가·기업 E(현장평가형) 문제제시·교수자 평가·기업 C(문제해결형) 문제제시·교수자 평가·교수자 ○ A(현장문제형) 문제제시·기업 평가·교수자 보고서 내용 수업목표 본 과목에서는 에너지 저장 및 변환 장치의 핵심 소재로 사용되는 다양한 전해질의 구조 및 원리, 특징, 성질 및 응용 등에 대해 학습한다. 특히 최근 고안전성, 고 에너지밀도를 갖는 전고체 이차전지의 전해질로 사용되는 고분자계, 산화물계 및 황화물계 고체 전해질에 대해 심도 있게 다룬다. 이 밖에도 리튬-금속전지, 리튬-설퍼 전지, 리튬-공기 전지를 포함한 차세대 이차전지와 고출력 슈퍼커패시터 및 각종 연료전지에 사용되고 있는 다양한 전해질의 구조와, 특성, 원리 등을 학습한다. 이들을 통해 각 에너지 장치에서 요구하는 특성과 성능을 갖는 전해질 물질을 설계할 수 능력을 배양한다. IC-PBL 수업 문제 1) 액체 전해질을 사용하는 리튬이차전지에 있어서 불에 타지 않는 이차전지의 개발은 가능한 것인가? 그렇다면 불에 타지 않는 안전한 리튬이차전지에 적합한 액체 전해질을 설계하시오. (단, 기존 리튬이차전지의 사이클 특성은 동등하게 유지되어야 함) 2) 리튬이차전지의 우수한 사이클 특성을 확보하기 위해서는 균일한 solid electrolyte interphase (SEI) 및 cathode electrolyte interphase (CEI)를 형성할 수 있는 첨가제 개발이 매우 중요하다. 이차전지의 충방전 시 안전적인 SEI 및 CEI를 형상할 수 있는 첨가제를 설계하시오. 3) 전고체전지(all-solid-state battery)에 적용하기 위해 고체 고분자 전해질은 높은 기계적 강도와 상온에서 10-4S/cm 이상의 높은 이온 전도도를 가져야 한다. 우수한 기계적 물성과 10-4S/cm 이상의 높은 이온 전도도를 나타낼 수 있는 고체 고분자 전해질을 설계하시오. 4) 산화물계 전고체전지의 상용화에 가장 큰 걸림돌은 고체 전극과 고체 전해질의 계면 제어가 어렵다는 것이다. 산화물계 고체 전해질을 사용하는 전고체전지에서 안정적인 전극-전해질 계면을 유지할 수 있는 고체 전해질 및 복합 전극을 설계하시오. 5) 황화물계 전고체전지를 개발하기 위해서는 얇고 가공성이 우수한 고체 전해질을 확보하는 것이 중요하다. 100 μm 이하의 두께와 10-3S/cm 이상의 이온 전도도를 갖는 황화물계 고체 전해질을 설계하시오. 6) 차세대 이차전지인 리튬-설퍼 전지의 상용화의 가장 큰 문제점은 리튬폴리설파이드의 용출로 인해 장기 사이클 특성을 확보하기 어렵다는 것이다. 리튬폴리설파이드의 용출을 억제할 수 있는 전해질을 설계하시오. 7) 현재 상용화된 수소연료전지 자동차의 높은 가격을 낮추기 위해서는 고분자 전해질 연료전지 (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)에 사용되고 있는 Nafion계 고분자 전해질을 대체해야 한다. 우수한 성능을 유지하면서 이들을 대체할 수 있는 고분자 전해질을 설계하시오. IC_PBL 수업활동 1주차 : 이차전지, 연료전지, 슈퍼커패시터의 작동 원리 학습 2주차 : 전기화학의 기초 이론 학습 3주차 : 리튬이차전지용 액체 전해질 (용매, 염, 첨가제 등) 학습 4주차 : 불에 타지 않는 리튬이차전지용 액체 전해질 설계 5주차 : SEI 및 CEI 형성 기능성 첨가제 설계 6주차 : 리튬이차전지용 고분자 전해질 (고체/반고체) 학습 7주차 : 고체 고분자 전해질로 상온에서 10-4 S/cm 이상의 이온 전도도 확보가 가능한가? 8주차 : 리튬이차전지용 무기 고체 전해질 (산화물/황화물) 학습 9주차 : 산화물계 전고체전지에서 전극-전해질 계면 제어 방법 10주차 : 황화물계 전고체전지에서 얇고 가공성이 우수한 고체 전해질 설계 11주차 : 리튬-설퍼, 리튬-공기 전지의 작동 원리 및 전해질 학습 12주차 : 리튬-설퍼 또는 리튬-공기 전지의 장기 사이클 확보를 위한 전해질 설계 13주차 : 연료전지용 전해질 학습 14주차 : 현재 상업화된 고분자 전해질 연료전지용 전해질(Nafion)을 대체할 수 있는 고분자 전해질은? 15주차 : 전기이중층 커패시터(EDLC)용 전해질 학습 16주차 : 기말고사 IC-PBL 수업 총평 - 수업 시간에 학습한 내용을 바탕으로 7가지의 문제가 제시되었는데, 주로 리튬이차전지 관련하여 사회적 이슈가 되는 문제들이었음 - 3명씩 한 팀을 이루어 문헌 및 자료 조사와 팀별 토론을 통해 주어진 문제에 대한 해결책을 제시하고자 노력하였음 - 일부 팀들은 산업체의 산학과제로 수행할 수 있을 정도의 수준 높은 연구 계획을 제시하였음 - 전반적으로 이론 수업만 진행하는 강의 방식에 비해 학생들의 만족도가 높았음 리스트수정삭제 top