금속 음극용 단일원자·3D 호스트 설계로 무애노드 및 고효율 플래팅/스트리핑 구현 연구

Single-atom and 3D host engineering for anode-free and high-efficiency metal plating/stripping

연구 내용

단일원자 및 N,O 공여 도핑과 3차원 다공성 호스트를 설계하여 Na·Zn 금속 음극의 핵생성·균일 석출을 유도하고, 고효율 플래팅/스트리핑을 달성하는 연구

본 연구는 금속 음극에서 발생하는 덴드라이트 성장과 비균일 핵생성 문제를 3D 호스트 구조와 단일원자 활성점 제어로 완화하는 데 초점을 둡니다. Na 금속의 무애노드 적용을 위해 3차원 계층 구조 호스트로 핵생성·스트리핑 균일성을 확보합니다. Zn에서는 N,O 공여 다공성 탄소 위에 단일 Cu를 분산 배치해 zincophilic site를 형성하고, Zn2+ 플럭스의 균질화를 통해 전압 히스테리시스를 낮추는 전략을 적용합니다. 또한 섬유 기반 전류 집전체를 전기화학적으로 활성화하여 전극-전해질 계면의 전하 저장 거동을 보조하는 접근을 수행합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기에는 금속 음극의 실사용 제약을 반영해 무애노드 개념에 대응하는 3D 계층 호스트를 설계하고, 운전 사이클 동안의 안정성을 확인하는 방향으로 연구를 시작했습니다. 이후 단일원자 중심으로 활성점의 역할을 명확히 하기 위해 N,O 공여 다공성 탄소에 Cu 단일원자를 정밀 배치하고, Zn 플래팅/스트리핑에서의 핵생성 균일화와 열화 억제를 검증했습니다. 전극 구성의 관점에서는 전류 집전체를 섬유 구조로 확장하고, 계면 상호작용 기반 다층 조립 및 전착을 통해 면적 용량과 에너지 회복 효과를 강화하는 연구를 진행했습니다. 최근에는 염수 자원화 기반 시스템에서 에너지 저장 요소와의 연계를 고려하는 단계로 확장하고 있습니다.

활용 가능성

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

무애노드 Na 금속 음극 호스트
Zn 금속 음극의 고가역 플래팅/스트리핑
단일원자 기반 zincophilic 사이트 설계
N,O 공여 도핑 전극 표면 제어
3D 다공성 전류 분포 균질화
섬유형 전극 구조로 면적 용량 증대
계면 전하 저장 기반 에너지 회복
전해질-전극 접촉 안정화 전략
고전류 밀도 운전 음극 최적화
염수 자원화 연계 에너지 저장 시스템