BEAR Lab

신소재시스템공학전공 김남형

BEAR Lab(차세대 에너지/배터리 소재 연구실)은 리튬 이온 배터리 및 차세대 이차전지의 핵심 소재 개발을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 실리콘, 실리콘-탄소 복합체, 합금계 음극재 등 기존 흑연 음극재의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 소재 설계와 대량 합성 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 전기차, 에너지 저장장치(ESS) 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고에너지밀도, 장수명, 고안전성 배터리 구현을 목표로 하고 있습니다. 특히, 전고체 배터리와 같은 차세대 배터리 시스템을 위한 전극 소재 및 고체 전해질 개발에 집중하고 있습니다. 전고체 배터리는 기존 액체 전해질 기반 배터리의 안전성 문제를 해결하고, 더 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 제공할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 전극-전해질 계면 안정화, 혼합 이온/전자 전도층(MIEC) 설계, 합금계 음극재의 상전이 및 열화 메커니즘 분석 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 소듐 이온 배터리 등 비리튬계 차세대 배터리 소재 연구도 활발히 진행 중입니다. 저비용·고에너지 소듐 이온 배터리의 양극 및 음극 소재 개발, 바이오매스 기반 하드카본 합성, 프러시안 블루/화이트 유사체 양극 소재 개발 등 다양한 소재 연구를 통해 에너지 저장장치, 대규모 전력망 등 다양한 분야에서의 실용적 적용 가능성을 높이고 있습니다. 본 연구실은 소재의 미세구조 제어, 계면 안정화, 전극 내 응력 완화 등 다양한 소재 공학적 접근을 통해 배터리의 성능과 신뢰성을 극대화하고 있습니다. 첨단 분석 장비와 시뮬레이션을 활용하여 소재의 반응 특성과 열화 메커니즘을 규명하고, 실제 배터리 셀 및 팩 단위에서의 성능 검증도 적극적으로 수행하고 있습니다. 이와 같은 연구 성과는 국내외 유수 학술지 논문, 특허, 산학협력 프로젝트 등으로 이어지고 있으며, 학계와 산업계 모두에서 높은 평가를 받고 있습니다. BEAR Lab은 미래 에너지 저장 시스템의 혁신을 선도하는 연구실로, 차세대 배터리 소재 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추고 있습니다.