에너지 저장 소재 개발은 차세대 배터리 및 에너지 저장 장치의 성능을 결정짓는 핵심 분야입니다. 본 연구실에서는 리튬이온 배터리, 리튬금속 전지, 인산철 배터리 등 다양한 이차전지에 적용 가능한 고성능 소재를 개발하고 있습니다. 특히, 실리콘, 탄소, 금속 산화물 등 다양한 음극 및 양극 소재의 합성과 구조 제어를 통해 에너지 밀도와 충방전 효율을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 소재 개발 과정에서는 나노구조 제어, 표면 개질, 도핑 기술 등 첨단 재료공학적 접근법이 활용됩니다. 예를 들어, 실리콘 기반 음극의 부피 팽창 문제를 해결하기 위한 복합소재 설계, 그래핀 및 탄소 나노튜브를 이용한 전도성 향상, 고에너지밀도 구현을 위한 하이니켈 양극 소재 개발 등이 대표적입니다. 또한, 소재의 내구성 향상과 장기 사이클 안정성 확보를 위한 고분자 바인더, 기능성 도전재, 표면 보호층 등 다양한 보조 소재 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업적 응용을 목표로 하며, 특허 출원 및 기술이전, 기업과의 공동연구를 통해 실용화 단계로 이어지고 있습니다. 본 연구실의 에너지 저장 소재 개발은 미래 친환경 모빌리티, 신재생에너지 저장, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

배터리의 성능과 신뢰성은 소재뿐만 아니라 공정 기술과 전극 설계에 크게 좌우됩니다. 본 연구실에서는 건식 전극 공정, 고밀도 후막 전극 제조, 롤투롤 공정 등 차세대 배터리 제조를 위한 혁신적인 공정 기술을 연구하고 있습니다. 특히, 건식 전극 공정은 용매 사용을 최소화하여 친환경적이면서도 생산성을 높일 수 있는 기술로, 최근 배터리 산업에서 주목받고 있습니다. 전극 설계 측면에서는 대/소립 하이니켈 양극소재, 인산망간철 전극, Zero-strain 양극 등 다양한 구조적 접근을 통해 전극의 이온 및 전자 전달 특성을 최적화하고 있습니다. 또한, 전극 내 도전재 분산, 바인더 네트워크 형성, 계면 안정화 등 미세구조 제어를 통해 고에너지밀도와 장수명 특성을 동시에 달성하고자 합니다. 이러한 전극 설계는 급속 충전, 저온 특성 개선, 고출력 구현 등 실제 사용 환경에서 요구되는 다양한 성능을 만족시키는 데 중점을 두고 있습니다. 본 연구실의 공정 기술 및 전극 설계 연구는 다수의 특허와 논문으로 그 우수성을 인정받고 있으며, 산업통상자원부, 과학기술정보통신부 등 정부 과제와 연계하여 실질적인 기술 상용화를 추진하고 있습니다. 이를 통해 국내외 배터리 산업의 경쟁력 강화와 에너지 전환 시대의 핵심 기술 확보에 기여하고 있습니다.

고체전해질 기반의 전고체 배터리는 차세대 에너지 저장 시스템으로 각광받고 있습니다. 본 연구실에서는 무기 고체전해질, 황화물계 및 산화물계 전해질, 그리고 이들 전해질과 전극 간의 계면 안정화 기술을 집중적으로 연구하고 있습니다. 고체전해질의 이온 전도도 향상, 화학적/기계적 안정성 확보, 대면적 제조 공정 개발 등이 주요 연구 주제입니다. 특히, 리튬금속 전지 및 나트륨 전지 등 고에너지밀도 배터리에서 발생할 수 있는 덴드라이트 성장 억제, 계면 저항 감소, 전극-전해질 간 화학적 반응 억제 등 다양한 인터페이스 문제를 해결하기 위한 소재 설계와 공정 기술을 개발하고 있습니다. 이를 위해 표면 개질, 계면 보호층 형성, 다중 도핑 전략 등 다양한 접근법을 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 전고체 배터리의 상용화에 필수적인 기술로, 안전성 향상과 장수명 구현에 결정적인 역할을 합니다. 본 연구실은 관련 분야에서 다수의 논문과 특허를 보유하고 있으며, 국내외 연구기관 및 기업과의 협력을 통해 기술의 실용화와 산업적 파급 효과를 극대화하고 있습니다.