EMSDL 연구실은 차세대 이차전지 시스템의 개발에 중점을 두고 있습니다. 기존의 리튬이온전지(NCM, LFP 등)는 자원 고갈과 에너지 밀도 한계로 인해 미래 에너지 저장 시장에서의 경쟁력이 점차 약화되고 있습니다. 이에 따라 연구실은 리튬-공기전지, 리튬-황전지, 유기전극전지 등 새로운 메커니즘을 기반으로 한 다양한 차세대 전지의 열화 문제를 검증하고, 맞춤형 전극 및 전해질 소재를 개발하여 성능을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 리튬-공기전지는 이론적으로 가장 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있는 전지로 주목받고 있으나, 산소 반응 메커니즘의 복잡성과 활성산소종에 의한 부반응, 전극 및 전해질의 안정성 등 다양한 난제가 존재합니다. 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 전극 표면 보호층, 새로운 촉매 및 전해질 첨가제 개발, 반응 메커니즘 분석 등 다각적인 접근을 시도하고 있습니다. 또한, 리튬-황전지와 유기전극전지의 경우에도 불용성 리튬설파이드의 제어, 유기전극의 용출 억제 등 핵심 기술을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 전기차, 에너지 저장 시스템(ESS), 차세대 모바일 기기 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고에너지밀도, 장수명, 안전성, 친환경성 등 미래 전지의 핵심 요구 사항을 충족시키는 데 기여하고 있습니다. EMSDL은 산학연 협력을 통해 실용화에 가까운 기술 개발을 목표로 하며, 국가적 에너지 경쟁력 확보에 중요한 역할을 하고 있습니다.

전해질은 이차전지의 성능과 안전성, 수명에 결정적인 역할을 하는 핵심 소재입니다. EMSDL 연구실은 전해질의 설계와 계면 안정화 기술을 통해 무화재(Zero Fire), 불소 프리(F-free), 극한 온도(Extreme T) 등 다양한 요구 조건을 만족하는 차세대 전지 개발에 앞장서고 있습니다. 최근 전지 화재 사고와 PFAS 등 환경 규제 강화, 극한 환경에서의 전지 구동 요구가 증가함에 따라, 맞춤형 기능성 액체 전해질 및 고체 전해질 개발이 필수적입니다. 연구실은 리튬 이온의 전하 전달뿐만 아니라, 양극 및 음극과의 계면에서 발생하는 반응 메커니즘을 정밀하게 분석하고, 전해질의 미세한 조성 변화가 전지 전체 성능에 미치는 영향을 체계적으로 연구합니다. 이를 바탕으로, 열폭주 억제, 계면 저항 감소, 전극 소재의 장기 안정성 확보 등 다양한 성과를 도출하고 있습니다. 또한, 전고체전지(ASSB)와 무음극(anodeless) 시스템 등 새로운 구조의 전지에서도 계면 열화 거동을 이해하고 개선하기 위한 소재 및 공정 개발을 활발히 진행 중입니다. 이러한 전해질 및 계면 안정화 기술은 전지의 안전성 향상과 더불어, 고에너지밀도 구현, 장수명화, 친환경화 등 미래 전지 시장에서의 경쟁력 확보에 필수적인 요소입니다. EMSDL은 실험과 이론, 모델링을 융합한 다학제적 연구를 통해 전해질 및 계면 분야에서 세계적 수준의 기술력을 확보하고 있습니다.

이차전지 시장의 급격한 성장과 함께, 소재 고갈 및 가격 상승, 환경 문제 등 다양한 이슈가 대두되고 있습니다. EMSDL 연구실은 폐배터리 및 전극 소재의 효율적이고 친환경적인 재활용 기술 개발에 집중하고 있습니다. 전기차, 에너지 저장 시스템 등에서 사용된 폐배터리의 재활용은 자원 순환과 환경 보호, 경제성 확보 측면에서 필수적인 과제입니다. 연구실은 전지 개발 및 진단 경험을 바탕으로, 폐배터리의 안전한 방전, 전극 소재의 효율적 분리 및 회수, 재생 소재의 고성능화 등 전 과정에 걸친 실질적 재활용 기술을 연구합니다. 예를 들어, 전기화학적 방전 기술, 친환경 화학적 박리 공정, 전해질 및 전극 소재의 재생 등 다양한 공정이 개발되고 있으며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 솔루션을 제시하고 있습니다. 또한, 전고체전지 등 차세대 전지 시스템에 특화된 맞춤형 재활용 공정도 함께 연구하고 있습니다. 이러한 재활용 및 친환경 공정 기술은 국가 산업의 지속가능성, 자원 안보, 환경 규제 대응 등 다양한 측면에서 중요한 의미를 갖습니다. EMSDL은 산학연 협력과 특허, 기술이전 등을 통해 재활용 분야의 실질적 기술 확산과 산업적 파급 효과를 극대화하고 있습니다.