수소·리튬 이온 전도 고체 전해질 및 계면 기반 분자 모델링 연구

Molecular Modeling and Solid-State Electrolytes for Hydrogen/Lithium Ion Transport

연구 내용

분자동역학 기반 계면·전하 상호작용을 예측하고, 고분자 전해질 및 COF 필름의 이온 수송 경로를 구조·조성으로 설계하여 에너지 저장·전환용 이온 전도 성능을 향상시키는 연구

이온 수송은 전하를 띤 사슬과 이온이 만나는 계면 구조, 그리고 국소 유전 환경에 의해 결정됩니다. 연구실은 예측 분자 모델과 계산 시뮬레이션을 활용하여 전극-전해질 계면 및 재료 내부의 전하 배치, 이온 구조, 이동 경로의 상관관계를 규명합니다. 이어서 고분자 전해질에서는 이온 전도 통로와 기계적 강도를 동시에 확보하는 이중 기능 설계를 수행하며, COF 박막에서는 조밀한 나노채널과 고정 음이온 도입을 통해 inter-subchannel hopping을 유도합니다. 또한 저유전 용매 기반 이온 교환 도핑으로 도펀트의 배치와 안정성을 제어해 환경 안정성까지 확보하는 전략을 보유하고 있습니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기에는 charged materials system에서 전기적 상호작용이 거시적 물성과 미시 구조에 미치는 영향을 예측 분자 시뮬레이션으로 정리하는 데 집중하였습니다. 이후 2022년을 전후하여 전극-전해질 및 생체막과 유사한 유사 계면을 대상으로 이온 구조와 charge transport의 연계성을 정교화하였습니다. 2022~2025년에는 이를 고분자 전해질과 COF 기반 고체 전해질에 적용하여, 이온 이동 경로의 형태와 도펀트-카운터이온의 배치를 분자 수준에서 설계하도록 확장하였습니다. 최근에는 계면 반응 동역학 이론 및 전처리된 전해질 설계로 재료 성능의 예측-제어 루프를 강화하는 방향으로 연구를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

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

고체상 수소 이온 교환막 설계
Li-metal 배터리용 이온 전도 필름
이온 교환 도핑 공정 최적화
전극-전해질 계면 해석 플랫폼
전해질 열화 원인 규명 도구
고분자 전해질 기계적 물성 동시 설계
COF 나노채널 기반 전도 경로 설계
다중 전하 환경 예측 시뮬레이션
이온 선택성 향상 전해질 개발
계면 반응 동역학 기반 소재 합성 전략