'늘어나는' 리튬이온 배터리 나온다

‘2014 삼성 미래디스플레이 공모전’ 제품디자인 부문 최우수 수상작인 ‘Glover’는 웨어러블 디스플레이를 활용한 스마트장갑을 표현했다.(기사 내용과는 무관)

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 유연하게 늘릴 수 있는 리튬 이온 배터리를 개발했다. 이 배터리가 상용화 되면 스마트 밴드나 몸 속에 삽입하는 이식형 전자기기 시장의 새로운 배터리 모델로 각광받을 수 있을 것으로 예상된다. 한국과학기술연구원(KIST)은 31일 송정곤 광전하이브리드연구센터 박사 연구팀의 연구 결과에 대해 이같이 밝혔다.

연구팀은 안쪽으로 구부러진 벌집 모양의 전극 구조체를 제작해 신축성 있는 리튬이온 배터리를 개발했다. 연구팀은 원자 두께의 그래핀과 나노 크기의 노끈인 탄소 나노튜브를 복합적으로 구성해 벌집 구조의 뼈대를 만들었다. 이를 말아 압축하는 공정을 통해 아코디언처럼 늘리거나 줄일 수 있는 신축성 있는 구조체를 구현해 냈다. 또 신축성 있는 젤 전해질과 패키징 소재를 같이 조립해 아코디언처럼 늘였다가 줄일 수 있는 리튬 이온 배터리를 개발했다.

이 배터리는 모든 부분에서 50% 이상의 신축성을 확보하고 있다. 또 500번 이상의 반복적인 잡아당김에도 성능을 유지했다. 기존 배터리와 유사한 수준의 저장 용량(5.05 mAh/cm2)도 갖췄다.

손정곤 KIST 박사는 "이번 연구를 통해 개발한 신축성 리튬 이온 배터리는 최근 웨어러블이나 신체 부착형 소자 개발에서 신축성을 가지는 에너지 저장 시스템으로서 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제적 과학 전문지인 'ACS Nano' 최신호에 실렸다.

그래핀 용액을 얼음 기둥을 통해 그래핀 벌집 구조체를 제작한 후에, 이를 김밥을 마는 듯한 전방향 압축 공정을 통해 안쪽으로 굽어진 늘어나는 배터리 전극 구조체를 제작하고 신축성 젤 전해질과 신축성 패키징을 통해 신축성 배터리를 제작하는 공정에 대한 모식도.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr