High-Performance Cathode and Solid-State Systems Technology

우리는 현재의 리튬-이온 배터리의 에너지 밀도를 뛰어넘기 위한 차세대 배터리를 연구하고 있습니다. 리튬-황 전지는 차세대 배터리 중 하나로, 황을 양극으로 사용하는 전지입니다. 특히, 리튬-황 전지는 초경량 전지를 구현할 수 있는 장점이 있습니다. 이 기술은 대표적으로 LG에너지솔루션에서 개발 중이며, 미국의 스텔란티스와 같은 전기차 기업에서도 투자하고 있습니다.

리튬-황 배터리는 높은 이론적 에너지 밀도를 갖춘 유망한 기술이지만, 복잡한 화학 반응과 황의 전해액 용해로 인해 수명이 크게 제한됩니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 우리는 새로운 전극 재료를 개발하고 있습니다. 넓은 표면적과 빠른 전하 확산이 가능한 다공성 탄소 재료는 필수적이며, 따라서 미세하고 잘 연결된 기공을 갖는 탄소 재료 (Porous Carbon Nanosphere, PNAS ) 를 합성하고 있습니다. 또한, 전극에서 빠른 충방전 전환을 위해 전기화학 반응 에너지를 낮출 수 있는 다양한 복합 재료 (Janus Structure, Nano Energy ) 를 합성하고 있습니다.

이와 더불어, 우리는 전고체 배터리도 연구하고 있습니다. 전고체 배터리는 전통적인 리튬-이온 배터리에 비해 높은 안전성과 에너지 밀도를 제공할 수 있는 차세대 전지입니다. 이를 위해 안정한 계면 반응을 위한 다양한 접근법을 연구하고 있습니다.

Innovative Catalyst Technologies for Combating Climate Change

우리의 연구는 기후 변화의 긴급한 필요성에서 시작되었습니다. 우리는 강력한 온실가스의 영향을 줄이기 위해 최선을 다하고 있습니다. 에너지 변환을 위한 효율적이고 안정적인 촉매 개발은 기후 변화 완화와 지속 가능한 에너지 실천에 중요한 기여를 합니다. MIT를 비롯한 전 세계를 이끌어가는 대학들도 이 분야에 집중하고 있습니다 (MIT Climate Change). 촉매 설계와 나노구조 제어에 대한 우리의 혁신적인 접근 방식은 온실가스 배출 감소와 탄소 중립 달성에 크게 기여할 것입니다.

Our Technology: Electrochemical Catalysts

우리는 전기화학 촉매를 연구합니다. 다양한 반응 조건에서 촉매의 효율성, 선택성, 그리고 안정성을 향상시키기 위해, 특정 나노 구조와 조성을 가진 촉매의 합성과 제어에 초점을 맞추고 있습니다. 또한, 우리는 반응 메커니즘을 이해하기 위한 분석과 전산 모사 계산도 병행하여 수행하고 있습니다. 실험과 이론적 분석의 통합적 연구는 전기화학 반응에 대한 우리의 깊은 이해를 가능하게 합니다.

우리의 연구는 전기화학 전환이 다중의 단계를 갖는다는데 특히 동기부여 됩니다. 즉, 전환 반응을 빠르게 수월하게 하기 위해서는 이들 다중의 단계를 독립적으로 제어할 수 있는 기술이 필요합니다. 이를 위해, 우리는 단일 금속 원자 촉매 (Single Atom Catalyst, Energy Environ. Sci. ) 와 같이 금속 원자와 지지체의 종류에 따라 물성을 제어할 수 있는 촉매를 연구합니다. 또한, 촉매의 나노구조를 제어하여 전하 이동의 향상과 반응 속도 증대를 도모하고 있습니다. 전기화학 촉매에서는 촉매의 활성뿐만 아니라 전하 이동이 중요하므로, 나노구조 촉매 (Nanorod Catalyst, Appl. Catal. B ) 는 이러한 성능 향상에 크게 기여할 수 있습니다.