결함 유도 탄소 구조 기반 리튬 금속 도금·박리 가역성과 인터페이스 안정화 연구

Defect-engineered carbon hosts for reversible lithium plating/stripping and interface stabilization

연구 내용

탄화물-촉매 반응과 결함 탄소 나노구조를 이용해 리튬 금속의 덴드라이트 없는 도금·박리와 계면 안정성을 확보하는 연구

리튬 금속 전극은 높은 에너지 밀도를 제공하지만, 도금 시 불균일 성장과 계면 불안정성으로 인해 덴드라이트 및 SEI 비가역 성장 문제가 발생합니다. 김남형 연구실은 결함 유도 탄소 구조와 촉매 기반 합성 경로를 결합하여 리튬의 핵생성과 성장 경로를 제어합니다. 구체적으로 탄화물 매개 촉매 수소분해로 결함 그래핀 셸을 형성해 도금·박리의 가역성을 높이고, 결함 탄소 나노튜브 성장으로 기존 그래파이트 음극에서도 덴드라이트 없는 리튬 석출 거동을 유도합니다. 또한 전고체 리튬 금속 전지에서 계면 안정화 전략을 다루며, 고체 전해질/금속 계면에서의 반응성과 인터페이스 열화를 억제하는 방향으로 연구를 확장합니다.

관련 프로젝트

1건

연구 흐름

2022년에는 결함 탄소 나노구조의 성장을 통해 기존 그래파이트 음극에서 덴드라이트 없는 리튬 석출을 구현하는 연구를 수행하였습니다. 이후 2023년에는 탄화물 매개 촉매 수소분해를 활용해 결함 그래핀 셸을 갖는 탄소계 리튬 호스트를 설계하고, 액체 및 전고체 리튬 금속 환경에서의 가역적 도금·박리 거동을 연결해 설명하는 방향으로 심화되었습니다. 2025년에는 전고체 리튬 금속 전지에서 계면을 안정화하는 최신 전략을 정리하고, 인터페이스에서의 반응 경로를 기준으로 설계 변수를 도출하는 연구를 이어가고 있습니다.

활용 가능성

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

리튬 금속 덴드라이트 억제 설계
결함 유도 탄소 호스트 소재
전고체 전지 계면 안정화
도금/박리 가역성 향상
Li-metal/ion 하이브리드 음극 구조
고전류 운전용 핵생성 제어
탄화물-촉매 전처리 공정
SEI 형성 경로 제어 전략
전극 결함-전기화학 상관모델
대면적 음극 제조 품질관리