전극·계면 나노구조 설계를 통한 수퍼커패시터 및 아연 금속 배터리 성능 향상 연구

Interphase and electrode nanostructure design for high-performance supercapacitors and zinc metal batteries

연구 내용

Co3O4 전극의 열처리 조건과 계면에서의 반응을 제어하고, 아연 음극용 다층 인공 계면 및 아연친화성 고분자 나노층을 설계하여 수명과 용량 특성을 개선하는 연구

에너지 저장 소자에서 전극의 구조·조성 및 계면 안정성이 성능을 좌우한다는 관점에서 연구를 수행합니다. Co3O4 전극은 하이드로열성장 후 열처리 방식 차이에 따라 형상과 표면적이 달라지며, 유사축전 특성의 변화를 통해 방전 성능과 수명 특성이 연동됨을 평가합니다. 또한 아연 금속 음극에서는 LBL(layer-by-layer) 기반 혼합전도성 인공 계면과 아연친화성 고분자 나노층을 적용하여 계면 반응을 완화하고 사이클 안정성을 확보합니다. 레독스 활성을 갖는 폴리이미드 기반 소재 설계 관점도 함께 정리하여 전극/전해촉매 확장 가능성을 검토합니다.

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연구 흐름

초기에는 수퍼커패시터 전극 소재로 Co3O4를 선정하고, 기존 열처리(CHA) 대비 초고속 IPL 플래시 어닐링이 미세구조와 형태를 어떻게 바꾸는지 구조-전기화학 특성 연관을 규명했습니다. 이후 아연 금속 배터리로 연구 범위를 확장하여, LBL 조립을 통한 다층 인공 계면을 구성하고 전해질-금속 경계에서의 안정성을 확보하는 방향으로 연구를 수행했습니다. 더 나아가 아연친화성 고분자 나노층을 설계하여 초기 핵생성과 계면 균일성을 개선하는 전략을 적용했습니다. 최근에는 레독스 활성 폴리이미드에 대한 정리 연구를 통해 전기화학 및 광/전기 촉매로의 연계 설계 로드맵을 구축하고 있습니다.

활용 가능성

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

Co3O4 기반 수퍼커패시터 전극
아연 금속 배터리용 음극 계면 안정화
LBL 인공 계면 전극 소재
아연친화성 고분자 나노층
폴리이미드 기반 레독스 소재
초고속 IPL 열처리 공정
비대칭 수퍼커패시터 전극 설계
전극/계면 열화 메커니즘 분석
사이클 수명 향상용 조성 최적화
에너지 저장용 고내구 박막 전극