고무줄처럼 늘어나는 전지 기술 개발

고무줄처럼 늘어나는 전지 기술 개발

 

국내 연구진이 전지 양극과 음극 사이의 '분리막'에 유연성을 부여해 고무처럼 '늘어나는 전지(Stretchable battery)' 구현 기술을 개발했다. UNIST(울산 과학 기술원)는 에너지 및 화학공학부 박수진. 최남순 교수팀이 '늘어나는 전지'를 만들 수 있는 '늘어나는 분리막' 개발에 성공했다고 2018년 06월 28일 밝혔다.

 

분리막은 양극, 음극, 전해질과 함께 전지를 구성하는 핵심 소재이다. 양극과 음극 사이를 분리해 단락 현상을 막고, 이온 이동 통로를 제공한다. 기존 '늘어나는 전지' 연구는 전극 물질이나 전지 시스템 변형에 초점을 두었다. 분리막 소재로 '겔 고분자 전해질'이나 '부직포 형태'를 사용해 제조 과정이 복잡하고 비용도 많이 들었다. 박수진 교수팀은 간단하고 저렴한 비용으로 분리막 자체를 늘리는 기술을 개발, 이 같은 문제를 해결했다.

 

먼저 '스티렌-부타디엔-스티렌 고무(SBS 고무)'를 분리막 재료로 채택해 늘어나는 성질을 확보했다. 이어 이 고무를 용매에 녹이고 다른 용매에 옮기는 '상전이 방법'을 이용해 균일한 구멍을 많이 확보했다. 다양한 용매와 상호 작용시켜 다공성 구조를 형성한 이 재료는 고무처럼 잘 늘어나는 연신성을 갖게 된다. 이렇게 만든 '늘어나는 분리막'은 기존 리튬 이온 전지에서 정상 작동했고, 길이를 2배 이상 늘려도 분리막 역할을 그대로 수행했다.

 

연구팀은 '늘어나는 분리막'을 현재 상용화된 '유기 전해질 기반 리튬 이온 전지'에 적용해 정상일 때는 물론 2배 이상 늘어난 상태에서도 기능이 정상 발휘되는 결과를 얻었다. 박수진 교수는 “상전이 방법으로 늘어나는 분리막을 제조해 상용 전지에 적용한 첫 사례”라며, “전지 뿐 아니라 다양한 웨어러블 기기에 적용 가능한 '다공성 막' 제조 기술로 발전시켜 나갈 것”이라 말했다.