Research Interest
Ceramic micropatterning technology for low-temperature ceramic fuel cells
멀티레이어 구조의 세라믹 연료전지는 전통적으로 연료극, 전해질, 공기극 등의 계면이 평평한 구조로 되어 있습니다. 하지만, 연료전지의 저온화 및 고성능화를 위해 이온교환계면의 면적 극대화가 필요하였으며, 저희 연구실에서는 세라믹 마이크로패터닝 기술을 개발하여 이를 구현하였습니다. 고분자 몰드를 이용한 임프린팅 기술을 활용하여 3차원 계면을 갖는 연료극 지지체를 제작하고, 후속 박막 또는 벌크 공정을 적용하여 기존 평평한 계면 구조의 연료전지에 비해 향상된 전기화학 성능을 보고하였습니다. 본 기술은 고체산화물 연료전지와 프로톤 전도성 연료전지에 적용되었으며, 특히, 해당 기술의 대면적화 적용을 바탕으로 세계 최고 수준의 저온형 세라믹 연료전지를 제작, 발표하였습니다.
Aerosol-based deposition technology for multiscale electrode of ceramic fuel cells
세라믹 연료전지 전극은 전기화학 반응 극대화와 기계적 안정성을 동시에 만족시키기 위해 나노스케일과 마이크로스케일이 결합된 멀티스케일 구조로 이루어져야 유리합니다. 멀티스케일 구조의 전극 제작에 있어 에어로졸 기반 공정은 편리하고 경제적이며 제작된 구조의 자유도가 높다는 장점을 갖고 있습니다. 저희 연구실에서는 전기분사 증착 시 고분자 분산제 특성에 따른 증착 구조 최적화와 전구체 용액 전기분사 증착 공정을 이용한 나노촉매 제작을 연구하고 있습니다. 또한, 두 공정을 활용한 새로운 침투 공정을 개발하여 기존 침투공정에 비해 전기화학적으로 발전된 멀티스케일 전극 구조 구현을 보고하였습니다.
Interface engineering for solid-state batteries (SSBs)
저희 MSC Lab 에서는 화재 및 폭발의 위험성이 있는 액체전해질 기반의 리튬이온전지를 대체하고자 차세대 이차전지로 안정성이 뛰어난 전고체전지를 개발하고 있습니다. 전고체전지는 기존 이차전지에 비해 안전하지만 소자의 구성요소인 고체의 계면에서 다양한 이슈들이 존재합니다. 충전속도와 방전용량, 사이클성능을 동시에 향상시키기 위한 계면 3차원화 연구와 스택화를 위한 습식 캐스팅 공정을 연구하고 있으며 고도화된 전기화학 임피던스 분석을 같이 연구하고 있습니다. 최종적으로는 고에너지 밀도와 고내구성 특성을 보여 상용화가 가능한 전고체전지 개발을 목표로 하고 있습니다.
