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Organic Electrochemistry and Energy Materials Laboratory

RESEARCH

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ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE


현재 전기화학적 에너지 저장 장치 개발을 위한 다양한 방법들이 제시되고 있으며, 이 중 전극을 에너지원으로 사용하는 시스템 연구가 압도적인 비율을 차지하고 있음. 대표적으로 리튬계 배터리와 전기이중층 커패시터 (혹은 슈퍼커패시터)를 예로 들 수 있는데, 1) 리튬계 배터리는 에너지밀도가 높다는 장점이 있는 반면, 출력 밀도가 낮아 충/방전 속도가 느리며 수명이 짧은 단점을 가지고 있고, 2) 전기이중층 커패시터는 장수명, 고출력의 장점이 있지만 에너지밀도가 낮기 때문에 사용이 제한됨. 동시에, 3) 전극을 에너지 저장원으로 사용하는 이 시스템들은 대형화가 용이치 않음. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 연구가 진행 중이지만, 전반적인 연구 동향을 보면 대체 전극 재료를 개발하는 연구에 치중되어져 있음. 현 에너지 저장 시스템이 갖는 기존 문제점들을 해결하고 토털 디바이스(total device)의 성능을 향상시키기 위해서는 다각도의 접근법과 새로운 시스템 및 소재 개발이 반드시 필요함. 본 리서치 그룹에서는 기존 전극 중심 연구에서 벗어나 전해질을 에너지저장원으로 개발하는 연구를 수행중이며 특히, "레독스 활성 유기물"을 에너지 저장원으로 사용하는 연구는 기존 전극 중심 시스템의 문제를 개선하고 나아가서 향상된 성능의 신개념 전기화학적 에너지 저장 시스템의 개발을 이룰 수 있을 것으로 판단됨.

Research Interests

Molecular engineering of redox-active organic molecules

- Formulation of design guidelines for stable and high-performance organic redox-active molecules
- In-depth understanding of electrode/electrolyte interfacial interactions
- Electroanalytical studies on the reversibility, stability, and electron transfer kinetics of candidate redox couples

Development of energy storage systems

- redox-enhanced electrochemical capacitors (Redox ECs): 하이브리드 레독스 커패시터(Redox ECs)는 사이클 수명이 길고 출력밀도가 높은 장점을 가지는 기존의 전기이중층 커패시터(electric-double layer capacitor)와 에너지밀도가 높은 장점을 가지는 2차전지의 장점을 결합한 하이브리드 에너지 저장 시스템으로서, 전기이중층 정전용량(capacitance)에 더하여, 유기물 전해질의 산화/환원 반응에 의한 패러데익(faradaic) 에너지 저장 메커니즘을 추가함으로써 기존 커패시터의 낮은 에너지 밀도 문제를 해결할 수 있는 장점이 있음.

- redox flow batteries
- Li (Na)-ion capacitors

Current Research Topics

- Development of stackable and scalable bipolar pouch cells
- Triarylimidazole redox core as potential highperformance catholyte
- Investigation on the roles of the pore sizes of the carbon electrode in promoting the charge
storage of the redox species and correlate structure-property relationships with redoxactive
organic molecules

ORGANIC ELECTROCHEMISTRY

Electroorganic Synthesis

TBD

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