수계 Na-ion 및 고출력 전극을 위한 MOF·아모퍼스 합금·나노구조 산화물 소재 연구

Electrode materials for aqueous Na-ion and high-rate storage using MOFs, amorphous alloys, and nanostructured oxides

연구 내용

MOF·아모퍼스 합금·나노구조 산화물 전극의 이온 흡착/저장 메커니즘을 규명하여 수계 및 고출력 에너지 저장 소자를 구현하는 전극 소재 연구

수계 또는 고출력 조건에서 작동하는 전극 소재의 저장 메커니즘을 구조 설계와 함께 다루는 연구를 수행합니다. 금속-유기 골격체(MOF)를 이용해 수계 Na-ion 전지에서 전해질/이온의 흡착과 전극 반응을 연동시키는 접근을 전개합니다. 또한 아모퍼스 Sn–Ni islet 구조를 설계하여 메타안정 상태에서의 합금화 기반 Li 저장 특성을 확보하고, TiO2(B) 브론즈 상 나노와이어에 N-rich pseudocapacitive 표면을 형성해 Li kinetics와 전하 저장을 동시에 향상합니다. 별도로 탄소 매트릭스 생산기술을 적용한 슈퍼커패시터용 탄소-전이금속 산화물 복합소재 개발 과제를 통해 전극 재료의 미세구조-전기화학 특성을 연결합니다.

관련 프로젝트

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연구 흐름

2020년에는 MOF를 기반으로 수계 Na-ion rechargeable batteries의 전극 반응과 전해질 거동을 연결하는 연구를 시작하였습니다. 2021년에는 아모퍼스 Sn–Ni islets로 Li 저장용 양극/음극 소재를 확장하고, 동시에 TiO2(B) nanowires에 N-rich pseudocapacitive 표면을 형성하여 전하 저장과 전기화학 반응성을 향상하는 방향으로 발전시켰습니다. 이후에는 전이금속 산화물-탄소 복합 전극으로 확장하여 2022년부터 슈퍼커패시터용 고성능 복합소재 개발 과제를 수행함으로써 전극 제조 공정과 성능의 연동을 강화하였습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

수계 Na-ion 전지 전극 흡착 거동 설계
MOF 기반 이온 저장 메커니즘 규명
아모퍼스 합금 기반 Li 저장 소재 개발
Sn–Ni 메타안정 구조 유지 공정
pseudocapacitive anode 고출력화
N-rich TiO2(B) 표면 전하 저장 최적화
산화물 나노와이어 전자 전도 경로 설계
탄소 매트릭스-산화물 복합 전극
슈퍼커패시터용 전극 미세구조 제어
열처리 기반 위상/표면 특성 동시 튜닝