국내 연구진이 휘어지는 배터리를 인쇄하듯 손쉽게 만들고 효율도 높일 수 있는 기술을 개발했다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 이상영 울산과기대 교수와 조국영 공주대 교수가 주도한 연구팀이 리튬이차전지에 사용되는 고분자 전해질을 인쇄 방식으로 만드는데 성공했다고 15일 밝혔다.

현재 모바일 기기 등에 사용되는 리튬이차전지는 일반적으로 필름 형태의 양( )극과 음(-)극을 포개고 액체 상태의 전해질을 도시락과 같은 형태의 케이스에 담아 제조한다.

그러나 이 같은 전통적 방식의 리튬이차전지는 유연성이 전혀 없는데다 두 전극을 구분하는 분리막이 녹을 경우 폭발할 수 있다는 단점이 있다.

따라서 최근 전해질을 고무나 플라스틱와 비슷한 고분자 형태로 만드려는 시도가 이뤄지고 있으나 아직까지 이온 전도도 등 성능면에서 액체 전해질을 따라잡지 못하고 있는 실정이다.

이번에 연구진은 우선 고분자 물질·나노입자·유기전해질 등을 섞어 마치 물엿처럼 점성은 크지만 유동성을 가진 전해질을 만들었다.

그리고 이 전해질을 마치 빵에 잼을 바르듯 전극 위에 ‘인쇄’한 뒤, 30초미만 짧은 시간동안 자외선을 쪼여 필름 형태로 변성시켰다.

별도의 용매 없이 찍어내거나 바르는 방식으로 연속 생산이 가능한 새로운 고분자 전해질 리튬이차전지의 가능성을 제시한 것이다.

더구나 인쇄 형태로 전해질을 만들 경우, 전해질에 원기둥 등 여러가지 형태로 무늬(패턴)를 넣을 수 있어 같은 크기라도 이차전지의 출력을 높일 수 있는 장점이 있다. 무늬가 들어가면 같은 부피라도 전극과의 접촉면이 넓어져 그만큼 화학적 효율이 좋아지기 때문이다.

이상영 교수는 “이번 연구 성과를 통해 인쇄 공정에 기반하고 성능과 안전성 측면에서 뛰어난 플렉서블(휘어지는) 전지의 상업화를 앞당길 수 있을 것”이라고 기대했다.

이 논문은 재료분야의 권위지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 최신호에 표지논문으로 실렸다.

연합뉴스

이상영·조국영 교수팀 성과

이상영 울산과기대 교수