본 연구실은 첨단 전기화학 및 결정학적 분석 기법을 활용하여 무기 에너지 소재의 반응 메커니즘을 심층적으로 규명하고 있습니다. 전지 소재의 성능과 안정성은 소재 내부에서 일어나는 다양한 화학적, 구조적 변화에 의해 결정되기 때문에, 이러한 미시적 반응 과정을 이해하는 것은 차세대 에너지 저장장치 개발에 매우 중요합니다. 본 연구실은 전기화학적 실험과 동시 구조 분석을 통해 소재 내 이온의 이동, 전자 전달, 그리고 구조적 변화가 어떻게 상호작용하는지 체계적으로 분석합니다. 특히, 다양한 금속 이온(Li+, Na+, K+, Mg2+, Zn2+, Ca2+, Al3+)을 기반으로 한 전지 소재에서 나타나는 고유의 반응 특성을 밝히기 위해, 실시간(in-situ) 및 비실시간(ex-situ) 분석법을 병행하여 연구를 진행합니다. 이를 통해 소재의 충방전 과정에서 발생하는 결정구조 변화, 계면 반응, 그리고 전극/전해질 간 상호작용을 정밀하게 추적할 수 있습니다. 이러한 연구는 소재의 수명 연장, 에너지 밀도 향상, 그리고 안전성 확보에 직접적으로 기여합니다. 이와 같은 반응 메커니즘 규명 연구는 새로운 소재 설계의 이론적 기반을 제공하며, 실제로 다양한 논문과 특허를 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다. 궁극적으로 본 연구실은 무기 에너지 소재의 근본적인 작동 원리를 밝힘으로써, 미래 에너지 저장 기술의 혁신을 선도하고자 합니다.

본 연구실은 리튬 이온 전지 이후의 차세대 에너지 저장 시스템을 목표로, 1가 및 다가 이온(Li+, Na+, K+, Mg2+, Zn2+, Ca2+, Al3+)을 활용한 전지 화학 및 소재 개발에 집중하고 있습니다. 기존의 리튬 이온 전지는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 널리 사용되고 있으나, 자원 한계와 비용, 안전성 문제 등으로 인해 대체 기술의 필요성이 대두되고 있습니다. 이에 따라, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 아연, 칼슘, 알루미늄 등 다양한 금속 이온을 이용한 전지 시스템이 차세대 에너지 저장장치로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 이러한 다양한 이온 기반 전지의 핵심 소재인 양극 및 음극 물질의 합성, 구조 제어, 그리고 전기화학적 특성 평가를 수행합니다. 특히, 금속 이온의 크기와 전하수에 따른 소재 내 이온 삽입/탈삽입 메커니즘, 계면 반응, 그리고 전극의 구조적 안정성에 대한 연구를 중점적으로 진행합니다. 이를 위해 다양한 무기화합물, 프러시안 블루 유사체, 금속 산화물, 금속 황화물 등 새로운 소재를 설계하고, 그 특성을 체계적으로 분석합니다. 이러한 연구는 실제로 고용량, 고안정성, 저비용의 차세대 전지 개발로 이어지고 있으며, 관련 논문과 특허를 통해 그 성과가 입증되고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 1가/다가 이온 전지 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖춘 혁신적 소재와 시스템을 지속적으로 개발해 나갈 계획입니다.

전고체 전지는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 차세대 에너지 저장장치로, 높은 안전성과 에너지 밀도, 그리고 장기적 신뢰성 측면에서 큰 장점을 가지고 있습니다. 본 연구실은 전고체 전지의 핵심 소재인 고체 전해질, 양극 및 음극 소재의 개발과 그 구조적, 전기화학적 특성 분석에 주력하고 있습니다. 특히, 리튬 이온 기반 전고체 전지뿐만 아니라, 나트륨, 마그네슘, 아연 등 다양한 이온을 활용한 전고체 시스템 연구도 활발히 진행 중입니다. 전고체 전지의 성능을 극대화하기 위해서는 이온 전도도, 계면 안정성, 그리고 소재의 기계적 강도 등이 매우 중요합니다. 본 연구실은 결정학적 분석과 전기화학적 평가를 통해 고체 전해질과 전극 간의 계면 반응, 이온 이동 메커니즘, 그리고 장기 충방전 시 발생하는 구조 변화 등을 정밀하게 규명합니다. 또한, 고체 전해질의 합성, 박막 코팅, 복합화 등 다양한 소재 공정 기술을 개발하여 실제 전지 시스템에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 전고체 전지의 상용화에 필요한 핵심 기술 확보에 기여하며, 고안전성·고에너지 밀도의 미래형 에너지 저장장치 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 전고체 전지 분야에서 혁신적인 소재와 시스템을 개발하여, 에너지 저장 기술의 패러다임 전환을 이끌고자 합니다.