리튬 이온 전지는 현대 사회에서 가장 널리 사용되는 에너지 저장 장치로, 휴대용 전자기기, 전기자동차, 에너지 저장 시스템 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 하고 있습니다. 본 연구실은 리튬 이온 전지의 핵심인 양극 및 음극 소재의 구조적·화학적 특성 개선을 통해 고용량, 고출력, 장수명 전지 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 리튬 이온의 삽입/탈리 메커니즘, 전극 소재의 결정구조 제어, 표면 코팅 및 도핑 기술을 활용하여 전지의 열적 안정성과 내구성을 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. 최근에는 고전압 스피넬, 올리빈계, 나시콘계 등 다양한 구조의 리튬 기반 소재뿐만 아니라, 전고체 전지용 고체 전해질, 하이브리드 커패시터용 소재, 리튬-황 전지 등 차세대 이차전지 시스템에도 연구 범위를 확장하고 있습니다. 전극 소재의 미세구조 제어, 나노구조화, 표면 개질, 이종 원소 도핑 등 첨단 합성법을 적용하여 전지의 에너지 밀도와 안정성을 극대화하는 것이 주요 목표입니다. 이와 더불어, 사용 후 폐기되는 리튬 이온 전지의 자원순환 및 재활용 기술 개발에도 집중하고 있습니다. 폐전지로부터 유가 금속 및 그래파이트 등 핵심 소재를 회수·재생하여 친환경적이고 경제적인 에너지 저장 시스템 구축에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 에너지 산업의 지속가능성과 환경 보전을 동시에 달성하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

하이브리드 커패시터는 리튬 이온 전지와 슈퍼커패시터의 장점을 결합한 차세대 에너지 저장 장치로, 높은 에너지 밀도와 빠른 충·방전 특성을 동시에 구현할 수 있습니다. 본 연구실은 활성탄, 금속 산화물, 그래핀 등 다양한 전극 소재를 활용하여 하이브리드 커패시터의 용량 및 수명 향상에 주력하고 있습니다. 특히, 활성탄의 비표면적 증대, 귀금속 산화물의 도입, 표면 개질 등 소재의 물리·화학적 특성 개선을 통해 대용량 하이브리드 커패시터의 성능을 극대화하고 있습니다. 또한, 리튬 자원의 한계를 극복하기 위한 나트륨 이온 전지(SIB), 포타슘 이온 전지(KIB) 등 차세대 이차전지 연구도 활발히 진행 중입니다. 나트륨 및 포타슘은 지구상에 풍부하고 저렴한 자원으로, 대규모 에너지 저장 시스템에 적합한 대안으로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 나트륨/포타슘 이온 전지용 양극·음극 소재의 합성, 전해질 개발, 계면 안정화, 전극 구조 최적화 등 다양한 연구를 통해 고성능·고안정성 전지 구현에 앞장서고 있습니다. 특히, 폐 리튬 이온 전지에서 회수한 그래파이트를 나트륨/포타슘 이온 전지의 음극 소재로 재활용하는 기술, 인공 SEI(고체 전해질 계면) 층 형성, 전극 표면 코팅 및 도핑 등 다양한 혁신적 접근을 통해 전지의 수명과 효율을 크게 향상시키고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 저장 장치의 경제성, 친환경성, 대용량화에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.