본 연구실은 고이온전도성과 우수한 기계적 특성을 동시에 갖춘 고분자 전해질 및 하이브리드 전해질의 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 리튬 이온 및 나트륨 이온 기반의 싱글-이온 전도 고분자 전해질, 이오노머, 고체 및 젤 전해질 등 다양한 형태의 전해질을 설계하고 합성합니다. 이를 위해 고분자 구조의 미세조정, 이온성 작용기 도입, 나노입자 및 실리카 네트워크와의 하이브리드화, 그리고 다양한 플라스틱 결정 및 이온성 액체의 도입 등 혁신적인 소재 설계 전략을 적용하고 있습니다. 이러한 전해질은 리튬 금속 배터리, 슈퍼커패시터, 연료전지 등 차세대 에너지 저장 및 변환 소자에 적용되어, 기존 액체 전해질의 안전성 문제를 극복하고, 높은 이온전도도와 내구성을 동시에 달성할 수 있도록 합니다. 본 연구실은 고분자 전해질의 이온전도 메커니즘을 분자 수준에서 분석하기 위해 유전체 이완 분광법, 전기화학 임피던스 분석, X-선 산란, FTIR, 레오미터 등 다양한 첨단 분석기술을 활용합니다. 최근에는 실리카 에어로겔, 나노입자, 하이브리드 네트워크 구조를 도입한 고체 고분자 전해질, 그리고 자기치유, 고신축성, 저온 특성, 고전압 안정성 등 다양한 기능성 전해질을 개발하여, 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 에너지 저장 소자 구현에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 전기차, 웨어러블 디바이스, 고안정성 이차전지 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다.

본 연구실은 고분자 기반의 유연하고 고성능인 슈퍼커패시터 및 다양한 센서 소재 개발에도 활발히 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 이오노겔, 하이드로겔, 트리플 네트워크 하이드로겔 등 다양한 고분자 전해질을 활용하여, 기계적 유연성과 높은 이온전도도를 동시에 갖춘 슈퍼커패시터를 구현하고 있습니다. 이러한 소자는 극한 저온, 고온, 반복적인 변형(굽힘, 접힘, 신장 등) 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 설계됩니다. 또한, 본 연구실은 자가전원형 압력 센서, 이온전도 기반의 스마트 센서, 재활용 및 자기치유가 가능한 고분자-탄소나노튜브 복합체 등 차세대 센서 소재 개발에도 앞장서고 있습니다. 예를 들어, 층상 하이드로겔 구조를 이용한 자가전원 압력 센서는 외부 자극(압력, 온도 등)을 전기 신호로 변환하여 추가적인 전원 없이 동작할 수 있으며, 위치 및 방향 감지 등 고도화된 기능도 구현할 수 있습니다. 이와 같은 연구는 웨어러블 전자기기, 바이오센서, 스마트 텍스타일, 차세대 전자소자 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 소재의 미세구조 제어, 이온전도 경로 최적화, 전극-전해질 계면 특성 향상 등 다각적인 접근을 통해 세계적 수준의 연구 성과를 창출하고 있습니다.