본 연구실은 차세대 이차전지의 성능과 안전성을 획기적으로 향상시키기 위한 고체 전해질 및 분리막 개발에 중점을 두고 있습니다. 최근 전고체 전지와 리튬 금속 이차전지의 상용화를 위해서는 기존 액체 전해질의 한계를 극복할 수 있는 고이온전도도, 기계적 강도, 열적 안정성을 동시에 갖춘 고체 전해질이 필수적입니다. 이를 위해 본 연구실에서는 다공성 프레임 기반의 박막형 고체 전해질막, 이온성 액체가 습윤된 복합 고체전해질, 그리고 다양한 무기/유기 복합체를 활용한 고체 전해질막 제조 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 특히, 고체 전해질의 두께를 30μm 이하로 얇게 구현하면서도 1mS/cm 이상의 이온전도도를 확보하는 기술 개발에 성공하였으며, 난연성 이온성 액체를 고체전해질 기공에 주입하는 방식으로 안전성과 성능을 동시에 확보하였습니다. 이러한 기술은 실제 전고체 전지의 대면적화, 고에너지 밀도 구현, 그리고 장기 구동 신뢰성 확보에 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 분리막의 표면 기능화, 세라믹 코팅, 이온 흡착층 도입 등 다양한 표면공학적 접근을 통해 전지의 수명과 안전성을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 국내외 특허 출원 및 등록, 다수의 SCI급 논문 발표, 그리고 산업체와의 공동연구를 통해 실질적인 기술 이전과 상용화 기반을 마련하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 차세대 이차전지의 핵심 소재 기술을 선도하며, 에너지 저장 시스템의 혁신을 이끌어갈 것입니다.

본 연구실은 이차전지의 성능 저하와 수명 단축의 주요 원인인 전극/전해질 계면에서의 부반응, 덴드라이트 성장, 전이금속 이온 이동 등 다양한 문제를 해결하기 위한 전기화학적 계면공학 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, 표면 엔지니어링 기술을 활용하여 리튬 금속, 실리콘, 아연 등 다양한 금속 음극의 계면 안정화와 덴드라이트 억제, 고에너지 밀도 구현을 위한 혁신적인 소재 및 구조를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 아미노에틸에탄올아민, 티오아세트아미드, N-알릴티오우레아 등 다양한 첨가제를 전해질에 도입하여 금속 음극 표면에 안정적인 계면층을 형성하고, 균일한 금속 이온 석출 및 부반응 억제를 실현하였습니다. 또한, 니켈계 고용량 양극에서 발생하는 전이금속 이온의 크로스오버를 차단하기 위한 기능성 분리막, 이온 트랩 코팅, 단일결정 코팅 등 다양한 계면공학적 솔루션을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 고전압, 고용량 이차전지의 장기 구동과 안전성 확보에 큰 기여를 하고 있습니다. 더불어, 본 연구실은 전해질 첨가제의 분자 설계, 기능성 고분자 바인더, 하이브리드 보호층 등 다양한 소재 개발을 통해 전지 내 계면의 화학적·물리적 안정성을 극대화하고 있습니다. 이와 같은 계면공학 및 첨가제 설계 연구는 차세대 배터리의 상용화와 실용화에 필수적인 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.

본 연구실은 차세대 에너지 저장 장치의 새로운 패러다임을 제시하기 위해 유연하고 고기능성 배터리 소재 및 구조 설계에 관한 연구를 진행하고 있습니다. 플렉서블 배터리, 웨어러블 디바이스, 고출력·고안전 전지 등 다양한 응용 분야에 적합한 소재와 구조를 개발함으로써, 기존 배터리의 한계를 극복하고 새로운 시장을 창출하고자 합니다. 대표적으로, 유연한 집전체, 고기계적 강도와 내열성을 갖춘 분리막, 고용량 실리콘/실리콘 산화물 음극, 하이브리드 고분자/무기 복합체, 3차원 구조체 등 다양한 혁신 소재와 구조를 설계 및 구현하였습니다. 또한, 전기변색 소자, 압력 감지형 웨어러블 디바이스, 생분해성 마이크로입자 등 차별화된 기능을 갖춘 에너지 저장 및 변환 시스템을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성, 대면적화, 대량생산 공정 적용성 등을 고려하여 진행되고 있으며, 국내외 특허, 기술이전, 산학협력 프로젝트 등으로 이어지고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 유연하고 고기능성 배터리 소재 및 구조 설계 분야에서 세계적 경쟁력을 갖춘 연구 성과를 지속적으로 창출할 것입니다.