전극 계면 반응 기반 열화 경로 규명과 표면/구조 보호 전략 연구

Interfacial reaction-driven degradation mechanisms and protective surface/structure strategies

연구 내용

전해질-전극 계면 반응과 부피변화 열화를 분석하고, 양극 코팅 및 나노-마이크로 구조화를 통해 전기화학 안정성을 향상하는 연구

전극 열화는 전해질과 전극 표면 사이의 계면 반응, 그리고 충·방전 중 구조 변화가 결합되어 나타나는 경우가 많습니다. 김남형 연구실은 용매가 전해질-음극 계면의 반응성을 바꾸는 방식에 주목하여, 대부피 변화 합금 음극에서 분쇄(pulverization)와 SEI 성장 경로가 어떻게 달라지는지 전극 수준에서 규명합니다. 이를 위해 SEM, X-ray CT, XPS, APT, cryo-TEM 등 다양한 분석을 조합해 열화 경로를 입체적으로 해석합니다. 동시에 양극에서는 Mn 용출과 이온 수송 저하를 억제하기 위해 Li2B4O7 계열 아모퍼스 코팅을 적용하고, 고니켈 양극에서는 나노-마이크로 구조화를 통해 전고체 환경에서의 성능을 끌어올리는 방법을 개발합니다.

관련 프로젝트

1건

연구 흐름

2023년에는 대부피 변화 합금 음극에서 전해질 용매에 따른 전극-전해질 계면 반응 차이가 분쇄 거동과 SEI 형성에 미치는 영향을 집중적으로 분석하였습니다. 이후에는 계면 반응을 설명하는 관점을 양극 안정화로 확장하여, 2025년에는 고안정 리튬이온 배터리를 목표로 아모퍼스 Li2B4O7 코팅이 LMFP 양극의 전기화학 특성과 사이클 안정성에 미치는 효과를 검증하였습니다. 같은 해 전고체용 고니켈 양극에서는 나노-마이크로 구조화로 성능을 향상시키는 방향의 연구를 병행하며, 계면 기반 보호 전략을 전극 전반으로 확장하는 흐름을 보였습니다.

활용 가능성

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

전해질 용매 선택 기반 열화 예측
SEI 성장 경로 해석 모델
부피변화 합금 음극 보호층 설계
LMFP용 아모퍼스 코팅 공정
고전압 양극 계면 반응 억제
Mn 용출 억제 메커니즘 기반 전략
고니켈 양극 나노-마이크로 구조 최적화
전고체 양극-전해질 접촉 강화
전극 단위 열화 진단 분석법
계면 엔지니어링 적용 로드맵