한정우 교수 연구팀(공동 제1저자: 이원준 박사과정생, 공저자: 문진욱 석박통합과정생, 교신저자: 한정우 교수)은 세종대학교 박준영 교수, 전남대학교 송선주 교수, Colorado School of Mines의 Ryan O’Hayre 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 차세대 가역형 고체산화전지(RSOC) 공기극의 성능 향상 메커니즘을 원자 수준에서 규명하였다.
연구팀은 머신러닝 기반 원자간 퍼텐셜(MLIP)과 분자동역학(MD), 밀도범함수이론(DFT)을 결합한 다중스케일 계산 기법을 구축하여 2,860개의 계면 구조를 대규모 탐색하고, 실제 전극 계면에서 산소 빈자리 형성, 산소 이온 확산, 계면 내장전위(built-in potential)를 정량적으로 분석하였다.
이를 통해 새로운 복합 공기극의 우수한 성능이 높은 산소 공공 농도, 높은 계면 내장전위를 통한 빠른 산소 이온 확산에 기인함을 규명하였으며, 계산과 실험을 통해 차세대 고성능 공기극 설계 원리를 제시하였다.
본 연구 성과는 Nature Energy에 게재되었으며, 표지논문(Cover)으로 선정되었다.
▲ (상단) 이원준 박사과정생, 문진욱 석박통합과정생, 한정우 교수
(하단) 인공지능 기반 다중스케일 가역고체산화물 전지 시뮬레이션