초이온 전도성 고분자 전해질 및 음이온교환막 기반 에너지 변환·저장 연구

Superionic polymer electrolytes and anion exchange membranes for energy storage and conversion

연구 내용

분자 수준에서 수소결합·산기 배열·이온 국소화를 설계해 초이온 전도와 기계적 성능을 동시에 확보하고, 고체상 전지 전해질 및 AEM 수전해용 음이온교환막 성능을 향상하는 연구

고체상 에너지 저장·전환에서 이온 전달은 고분자 사슬 운동과의 결합 정도에 의해 제한을 받습니다. 본 연구는 bifunctional polymer 설계로 intra-monomer hydrogen bonding을 활용해 유리상 매트릭스 안에 서로 연결된 rod-like ion channels를 형성하고, disulfonic acid 단량체의 정밀한 기능기 배치로 이온 완화와 사슬 완화의 분리를 유도해 초이온 거동을 확보합니다. 또한 single-ion conducting binary nanoparticle electrolyte로 리튬-황 전지 적용성을 확장하고, 음이온교환막 기반 AEM 수전해에서는 내구성 핵심 요소기술과 원천기술 개발을 수행해 막·전극접합체·스택 관점의 성능을 연계합니다.

관련 프로젝트

5건

연구 흐름

2022년에는 고체상 폴리머 전해질에서 초이온 전도를 구현하는 분자 설계 개념을 확립하고, bifunctional 구성과 수소결합 기반 이온 채널 형성 전략으로 성능을 정리했습니다. 2023년에는 단일이온 전도 메커니즘을 적용해 리튬-황 배터리용 전해질로 확장하는 흐름을 구축했습니다. 2025년에는 disulfonic acid 고분자의 기능기 배열과 상호작용 설계를 통해 이온-사슬 완화 결합을 약화시키는 연구로 심화했으며, 이온성 초구조가 기계적·유전적 성능에 미치는 영향도 함께 다루었습니다. 병행하여 2024년부터는 수전해용 음이온교환막과 내구성 요소기술 개발 과제를 통해 응용 장치 관점에서 연구를 연결했습니다.

활용 가능성

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

고체상 리튬계 전지 전해질
리튬-황 배터리 전해질·이온 전달층
이온 채널 기반 소프트 전해질
초이온 전도 음이온교환막
AEM 수전해 스택 핵심 구성요소
전기화학 촉매 연계 막전극접합체
이온 국소화 기반 셀 안정화
기계적 강도 유지형 전해질 설계
이온성 초구조 기반 유전 소자
로봇용 고에너지밀도 전지 재료