차세대에너지저장소재 연구실

Efficient energy storage technology is one of the most essential components to resolve the problems that we now face regarding energy and environmental issues and finally realize carbon neutrality for a greener and sustainable world. Our group is working on materials challenges in electrochemical energy storage (secondary batteries). Our goal is to develop advanced electrode and electrolyte materials for sustainable lithium-ion batteries and beyond. To this end, we are devoted to understanding of synthesis-structure-property relationship of energy storage materials by leveraging advanced characterization technique that can offer an innovative material solution. Cathode material is the most critical part that primarily determines the energy density and cost of lithium ion batteries. Exploring new material chemistry holds a great promise in revolutionizing future battery technology that can overcome the limitations of current lithium ion batteries. Monitoring and tracking dynamic evolution of materials is a key to understand their hidden mechanism, kinetic interplay and non-equilibrium properties, particularly important for battery systems. 한국표준과학연구원(KRSS, 원장 이호성)은 화재와 폭발로부터 완전히 안전한 차세대 배터리인 ‘전고체전지’의 상용화를 앞당길 핵심 소재 기술을 개발했다. KRISS 첨단소재측정그룹은 고체전해질 분말에 다기능성 화합물을 코팅하는 방식을 적용해 기존 생산 비용의 10분의 1 수준으로 초고밀도의 대면적 고체전해질막을 구현하는 데 성공했다. 현재 전기자동차와 에너지저장장치(ESS) 등에 널리 쓰이는 리튬이온 이차전지는 인화성 액체 전해질을 사용해 화재와 폭발에 취약하고, 한 번 불이 붙으면 진압이 어렵다. 최근 국가정보자원관리원 화재와 전기자동차 배터리의 폭발 사고가 잇따르며 안전한 리튬전지 개발의 필요성이 더욱 커지고 있다. 전고체전지는 액체 전해질 대신 불이 붙지 않는 고체전해질을 적용한 배터리다. 그중 산화물계 전고체전지는 에너지 밀도가 높고, 황화물계와 달리 독성 가스 유출로 인한 위험성도 없어 가장 안전한 궁극의 차세대 배터리로 주목받고 있다. 산화물계 전고체전지는 주로 가넷계 고체전해질을 소재로 활용한다. 가넷계 고체전해질은 뛰어난 이온전도도와 화학적 안정성을 갖추었으나, 소재의 특성상 고성능 전해질막을 만들기 위해서는 1000 °C 이상의 초고온에서 분말을 압착하는 소결(Sintering) 과정을 거쳐야 한다. 문제는 소결 과정