리튬 메탈 이차전지 및 Zn–Br 플로우 배터리용 전기화학 계면·전해질/전극 설계

Electrochemical interface and electrolyte/electrode design for lithium metal batteries and Zn–Br flow batteries

연구 내용

리튬 메탈 및 플로우 배터리 전기화학 시스템에서 전해질-전극 계면 안정성과 반응 효율을 높이기 위해 전해질 조성, SEI, 촉매·전극 구조를 제어하는 연구

리튬 메탈 배터리에서는 전해질 분해에 따른 SEI 형성과 리튬 덴드라이트 성장을 안정화하는 것이 성능과 안전성에 핵심입니다. 이에 전해질 염, 용매 및 첨가제 조성을 설계하고 SEI 형성 과정에서의 상호작용을 해석하여 계면 가역성을 개선하는 방향으로 연구를 수행합니다. 또한 Zn–Br 플로우 배터리에서는 전극의 전기화학적 분극을 낮추기 위해 메조다공성 촉매성 나노섬유를 전도성 매트릭스에 복합화하고 반응 활성점과 이온 확산 경로를 동시에 확보하는 전극 구조를 개발합니다. 이러한 계면·구조 제어 전략을 에너지 저장 공정에 적용하는 관점을 보유하고 있습니다.

관련 프로젝트

1건

연구 흐름

초기에는 리튬 메탈 배터리에서 전해질 열화와 SEI 형성이 성능을 제한한다는 문제를 바탕으로, 전해질 시스템(탄산계·에터계)과 SEI 공학 관점을 정리하고 설계 변수의 영향을 체계적으로 검토하였습니다. 이후 2024년에는 탄산계 전해질에서 AgNO3 기반 첨가제가 리튬 석출 균일화와 이온전도성 SEI 형성에 기여하도록 다기능 방출 구조를 구현하는 연구를 수행했습니다. 한편 에너지 저장 플랫폼을 확장하여 2023년부터는 Zn–Br 플로우 배터리에서 분극을 줄이기 위한 전극 복합화 연구를 진행하였고, 메조다공성 텅스텐 옥시나이트라이드 나노섬유를 전도성 전극 매트릭스에 도입하여 반응 활성점과 확산성을 동시에 개선하는 방향으로 발전시켰습니다.

활용 가능성

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

전해질-계면 기반 리튬 메탈 전극 안정화
SEI 제어 첨가제 설계 플랫폼
플로우 배터리용 저분극 복합 촉매 전극
에너지 밀도 향상용 계면 공학 소재
고전압 리튬 메탈 운용용 전해질 안정성 개선
반응 활성점-이온 확산 동시 최적화 전극
수송·저장 공정 적용용 전극 제조 공정
전기화학적 열화 메커니즘 기반 재설계
대면적 전극을 위한 다공성 촉매 지지체
배터리 열화 예측을 위한 데이터 융합 설계