형태 변형 가능한 리튬이차전지 나온다

고성능·고안전 제작 기술로 향후 모바일 기기 제조에도 변화 예상

아주경제 강규혁 기자=인쇄공정을 통해 형태 변형이 자유로운 리튬이차전지 제작 원천 기술이 국내 연구진에 의해 최초로 개발됐다.

이번 기술 개발로 베터리의 크기나 디자인의 한계 때문에 상용화가 불가능 했던 모바일 기기 제조에도 상당한 변화가 예상된다.

15일 교육과학기술부는 이상용 울산과기대 교수와 조국영 공주대 교수팀이 고성능·고안전 플렉서블 리튬이차전지 제작 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

현재 가장 널리 사용되고 있는 모바일 기기 전원은 리튬이차전지다. 리튬이차전지는 필름 형태의 양극·음극 및 분리막을 서로 포개 모은 후 액체상태의 전해질을 도시락 같은 케이스에 주입해 제조돼 왔으나, 이 같은 방법은 유연성을 요구하는 앞으로의 전자기기 추세와는 적합하지 않다는 지적이 많았다.

또 분리막이 열에 반응하면서 녹아 양극과 음극이 접촉해 폭발하는 등 안전성 문제도 줄곧 제기돼왔다.

이에 이 교수 연구팀은 리튬 이온의 이동이 가능한 나노 물질들을 조청과 같은 흐름 특성을 갖도록 제조한 후, 이를 마치 빵에 잼을 바르듯이 전극 위에 인쇄하여 30초 이내의 짧은 시간 동안 자외선에 노출시킴으로써 높은 효율 및 유연성을 갖는 고분자 전해질을 만드는 데 성공했다.

연구팀은 기존 액체 전해질 및 고분자 전해질과 달리 지지체 위에 별도의 용매를 전혀 사용하지 않고 간단한 인쇄 공정으로 직접 도입될 수 있도록 함으로써, 상업적으로 연속 생산이 가능한 '롤투롤' 공정 적용이 가능하도록 했다.

특히 전지의 모든 구성 요소들(양극·음극·전해질)을 순차적으로 직접 인쇄함으로써, 프린터블 전지 제조의 기술적 토대도 확보했다.

더불어 기존 이차전지와 달리 고체형태로 제조해 높은 안전성을 기대할 수 있고, 기존 액체 전해질에 비해 약 40배 이상의 높은 점도를 가져 마이크론 단위의 미세 구조까지 제조도 가능해졌다.

이 교수는 "이차전지 분야에서 그동안 극복하지 못한 난제들 중의 하나였던 인쇄 가능한 고분자 전해질 원천기술을 확보함으로써 프린팅 공정에 기반한 고성능·고안전 플렉서블 전지 상업화를 앞당길 수 있는 기술적 토대를 마련했다"고 설명했다.