이현욱 교수

기존 파괴적·사후 분석법으로는 이차전지 소재의 동적 열화 및 리튬 수지상 성장 메커니즘을 실시간으로 규명하기 어려우며, 특히 리튬금속과 같이 대기 및 전자빔에 민감한 소재는 손상 없이 분석하는 데 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 액체·폐쇄 셀(Liquid/Closed-cell) TEM 및 대기 비개방 극저온 투과전자현미경(Cryo-TEM) 분석법을 활용하여 리튬 수지상 성장과 실리콘 입자의 부피 팽창 등 소재 열화 메커니즘을 원자 단위에서 실시간으로 관찰했습니다. '이차전지 소재 연구를 위한 멀티스케일 이미징 분석 연구', '대기 비개방 극저온 투과전자현미경 분석법을 통한 이차전지 민감소재 분석 연구', '나노실리콘 입자 팽창 거동 관찰 연구', '실시간 투과전자현미경 분석법을 통한 이차전지 물질 분석 연구', '합성곱 신경망 분석법을 이용한 투과전자현미경 이미징 연구' 등의 과제를 수행했습니다. 이 분석 기술은 이차전지 소재 열화 메커니즘 규명, 실리콘 음극 소재 개발, 차세대 전지 소재 스크리닝에 적용되고 있습니다. Nature Energy(2016)에 게재된 리튬 금속 핵생성·성장 제어 연구를 포함해 최대 약 1.97억원 규모의 관련 과제를 다수 수행했으며, Google Scholar 기준 h-index 약 84, 총 피인용수 35,100회 이상, i10-index 180 이상을 기록하고 있습니다.

리튬금속 음극은 이론적으로 높은 에너지밀도를 제공하지만, 리튬 손실 및 덴드라이트 성장으로 인한 안전성·수명 문제로 상용화에 한계가 있었습니다. 이를 극복하기 위해 리튬 손실 회복형 EPIC 소재, 단결정 구리 박막 기반 무음극 셀 설계, 리튬 메탈 음극 표면 개질 기술, 항산화제를 포함한 전해질 개발을 수행했습니다. '단결정 구리 박막 및 이를 포함하는 무음극 리튬 금속 전지', '리튬 메탈 음극의 표면 개질 방법', '항산화제를 포함하는 리튬계 이차전지 전해질', '고에너지밀도 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 그 제조방법' 등의 특허를 보유하고 있으며, '리튬-손실 회복형 무음극 전지용 EPIC 소재 개발 한·미 국제공동클러스터', '800 Wh/L급 고에너지밀도 리튬금속 전지 개발', '전기차 리튬이온 이차전지용 고에너지밀도(700mAh/cc) 음극 극판 설계·제작 기술 개발' 과제를 수행했습니다. 이 기술은 전기차용 고에너지밀도 배터리 및 차세대 리튬금속전지 상용화에 적용됩니다. 한·미 국제공동클러스터 과제(약 2.7억원)를 수행하며 미국 조지아공대, 영국 옥스퍼드대 등과 글로벌 공동연구 네트워크를 형성했으며, 삼성SDI 자문교수(2022-2024)로 활동하며 산업계 기술 자문을 수행했습니다.

전고체전지는 계면 안정성 및 구동 중 압력·변위 변화가 성능과 안전성에 큰 영향을 미치지만, 기존 파괴 분석법으로는 실사용 조건에서의 셀 변형을 진단하기 어려운 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 전고체전지 셀 압력·변위 모니터링 시스템, CT(Computed Tomography) 기반 비파괴 배터리 진단 기술(2D 플랫 이미지 그레이스케일 인텐시티 분석), 프러시안 블루 유사체 기반 나트륨 메탈 전지용 고체 전해질을 개발했습니다. '배터리 진단 장치 및 방법(CT 기반)', '이차 전지의 변형 분석 장치 및 그 방법', '전고체 전지 어셈블리', '전고체 전지', '프러시안 블루 유사체를 포함하는 나트륨 메탈 이차전지용 고체 전해질' 등의 특허를 보유하고 있으며, '전고체전지 구동 조건 최적화를 위한 셀 압력/변위 모니터링 시스템 개발 및 조건 최적화', '차세대 이차전지 상용화 지원센터', '전기차 각형 이차전지 소재부품 실증화 센터 구축사업' 과제를 수행했습니다. 이 기술은 전고체전지 상용화 검증, 배터리 비파괴 품질 진단, 나트륨 이차전지 ESS 응용에 활용됩니다. 울산시와 협력한 약 54억원 규모의 '전기차 각형 이차전지 소재부품 실증화 센터 구축사업'을 주관했으며, 차세대 이차전지 상용화 지원센터(예산 약 10-12억원)에 참여하고, 삼성SDI 자문교수로서 초소형 전고체 전지 공정 고도화에 기여했습니다.