Research Interest

1.전기화학적 에너지 저장 소재 및 이차전지

우리 연구실은 전기화학적 에너지 저장 소재, 특히 리튬이차전지와 나트륨이차전지, 그리고 슈퍼커패시터 등 차세대 에너지 저장장치의 핵심 소재 개발에 집중하고 있습니다. 리튬이차전지 분야에서는 고용량, 고출력, 장수명 특성을 갖는 양극 및 음극 소재의 합성, 구조 제어, 그리고 전기화학적 특성 평가를 수행합니다. 이를 위해 다양한 금속 산화물, 금속-유기 프레임워크(MOF/COF), 나노복합체 등 혁신적인 소재를 설계하고, 합성법의 최적화와 소재의 미세구조 분석을 통해 성능을 극대화하고 있습니다. 나트륨이차전지 분야에서는 리튬 자원의 한계를 극복할 수 있는 대체 에너지 저장 시스템으로서, 나트륨 기반의 양극 및 음극 소재 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 나트륨 이온의 삽입/탈리 메커니즘, 구조적 안정성, 전극-전해질 계면 특성 등 근본적인 과학적 원리를 규명하고, 실제 셀 제작 및 성능 평가를 통해 실용화 가능성을 높이고 있습니다. 슈퍼커패시터 분야에서는 고속 충방전 및 고출력 특성을 갖는 전극 소재 개발과 함께, 전기화학적 특성 향상을 위한 나노구조 설계 및 계면 제어 연구를 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 저장장치의 고에너지밀도화, 고출력화, 장수명화, 그리고 안전성 향상에 기여하며, 전기차, 에너지 저장 시스템(ESS), 휴대용 전자기기 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 또한, 소재의 합성부터 구조 분석, 전기화학적 평가, 실제 셀 구현까지 전주기적 연구를 통해 차세대 에너지 저장 기술의 상용화 기반을 마련하고 있습니다.

2.고체 전해질 및 전고체전지 소재·계면 분석

본 연구실은 차세대 배터리의 핵심 기술로 주목받는 전고체전지용 고체 전해질 소재 개발과 계면 분석 연구에 선도적인 역할을 하고 있습니다. 황화물, 할라이드, 산화물 등 다양한 고체 전해질의 합성 및 구조적 특성 분석을 통해 이온전도도 향상, 화학적/전기화학적 안정성 확보, 공정 단순화 등 실용화에 필요한 핵심 요소를 집중적으로 연구합니다. 특히, 할라이드계 고체 전해질의 이온전도도 증진을 위한 도핑, 나노구조 제어, 미세구조 분석 등 첨단 소재 공학적 접근을 적용하고 있습니다. 전고체전지의 성능과 수명은 전극-전해질 계면에서 발생하는 다양한 물리·화학적 현상에 의해 크게 좌우됩니다. 이에 따라, 싱크로트론 기반 X-선 회절, X-선 흡수 분광(Exafs/Xanes), 고해상도 분말 회절, X-선 전산란(PDF 분석), 주사 투과 X-선 현미경(STXM) 등 첨단 분석기술을 활용하여 소재 내부 및 계면의 구조 변화, 이온 이동 경로, 열화 메커니즘 등을 실시간/실환경에서 정밀하게 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 고체 전해질의 근본적 한계 극복과 전고체전지의 고에너지밀도화, 고안전성, 장수명화 실현에 중추적인 역할을 하고 있습니다. 더불어, 실시간 정밀 분석 및 AI 융합 진단 기술 개발, 데이터 클라우드 기반 소재 허브 구축 등 미래 지향적 연구도 활발히 진행 중이며, 국내외 산학연 협력 및 대형 국책과제 수행을 통해 전고체전지 상용화와 에너지 신산업 발전에 기여하고 있습니다.