화학뉴스

국내 연구진이 휘어지는 배터리를 인쇄하듯 손쉽게 만들고 효율도 높일 수 있는 기술을 개발했다.
교육과학기술부와 한국연구재단은 이상영 울산과학기술대학 교수와 조국영 공주대학 교수가 주도한 연구팀이 리튬2차전지에 사용되는 고분자 전해질을 인쇄방식으로 만드는데 성공했다고 1월15일 발표했다.
현재 모바일기기 등에 사용되는 리튬2차전지는 일반적으로 필름형태의 양(+)극과 음(-)극을 포개고 액체상태의 전해질을 도시락과 같은 형태의 케이스에 담아 제조한다.
그러나 전통적 방식의 리튬2차전지는 유연성이 전혀 없고 양 전극을 구분하는 분리막이 녹으면 폭발할 수 있는 단점이 있다.
따라서 최근 전해질을 고무나 플래스틱과 비슷한 고분자 형태로 만들기 위한 시도가 이루어지고 있으나 아직까지 이온 전도도 등 성능면에서 액체 전해질을 따라잡지 못하고 있는 실정이다.
연구진은 우선 고분자 물질ㆍ나노입자ㆍ유기전해질 등을 혼합해 마치 물엿처럼 점성은 크지만 유동성을 가진 전해질을 만들었다.
그리고 전해질을 마치 빵에 잼을 바르듯 전극 위에 인쇄한 뒤 30초 미만의 짧은 시간 동안 자외선을 쪼여 필름형태로 변성시켰다.
별도의 용매 없이 찍어내거나 바르는 방식으로 연속 생산이 가능한 새로운 고분자 전해질 리튬2차전지의 가능성을 제시한 것이다.
더구나 인쇄형태로 전해질을 만들면 전해질에 원기둥 등 여러 가지 형태로 무늬(패턴)를 넣을 수 있어 같은 크기라도 2차전지의 출력을 높일 수 있는 장점이 있다. 무늬가 들어가면 같은 부피라도 전극과의 접촉면이 넓어져 화학적 효율이 좋아지기 때문이다.
이상영 교수는 “연구성과를 통해 인쇄공정에 기반하고 성능과 안전성 측면에서 뛰어난 플렉서블 전지의 상업화를 앞당길 수 있을 것”이라고 기대했다.
논문은 재료분야의 권위지 최신호에 표지논문으로 게재됐다.