전체서비스

용량 크고 접히는 전지 개발 가능성 열어
용량 크고 접히는 전지 개발 가능성 열어
  • 곽성일 기자
  • 승인 2019년 12월 05일 21시 44분
  • 지면게재일 2019년 12월 06일 금요일
  • 7면
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

포스텍 박수진 교수 연구팀, 무거운 금속기반 집전체 대신 가볍고 유연한 유기소재 사용
단위무게당 용량 4배이상 늘려
왼쪽부터 포스텍 화학과·첨단재료과학부 박수진 교수, 화학과 박사후연구원 류재건씨, 첨단재료과학부 통합과정 강지은씨.
폴더블폰과 5G폰 등 고용량 전력을 요구하는 스마트폰이나 웨어러블 기기들이 대거 등장하면서 배터리에 관한 관심도 높아지고 있는 가운데 포항공대 연구진이 접히면서도 용량이 큰 전지 실현 가능성을 열었다.

포항공과대학교(포스텍)는 5일 화학과·첨단재료과학부 박수진 교수, 화학과 박사후연구원 류재건씨, 첨단재료과학부 통합과정 강지은씨 팀이 재료연구소와 공동연구를 통해 3차원 구조 유기 박막 전극으로 접히는 전지를 개발했다고 밝혔다.

또 가벼운 3차원 탄소 전극을 활용해 기존 구리 집전체와 비교해 전지 무게를 10배 이상 낮추고 흑연 대신 새로운 유기소재를 사용해 단위 무게당 전지 용량을 4배 이상 늘리는 결과를 내놓았다.
유기 소재 기반 일체형 전극을 사용한 플렉서블 배터리 구현 사진
스마트폰이나 착용할 수 있는 전자기기가 대거 등장하면서 고용량 전력 전지에 대한 관심이 커지고 있다.

그러나 온종일 사용할 수 있는 수천 밀리암페어아워(mAh)의 대용량 전지를 안정적으로 접었다가 펼 수 있는 전지 제조 기술은 아직 개발되지 않았다.

포항공대 연구팀은 전지를 무겁게 하는 요소인 구리 집전체를 대신하고 낮은 에너지 밀도를 갖는 흑연 음극을 대체해 전지 무게를 획기적으로 낮출 수 있는 방안을 고민했다.
유기 소재 기반 일체형 전극의 유연성을 보여주는 사진
우선 단일벽 탄소 나노큐브를 이용해 전기 전도도가 높은 3차원 구조체를 만들었다.

또 수 나노미터 두께의 이미드 기반 네트워크 유기소재를 코팅해 얇으면서도 집전체와 유기 소재를 일체화한 전지 전극을 개발했다.

8㎚(나노미터)로 얇은 3차원 일체형 전극은 최대 1천550mAh/g의 가역 용량을 제공해 800회 이상 충전할 수 있다.

일반적인 스마트폰 전지 용량이 2천300∼3천mAh인 만큼 2g의 3차원 일체형 전극만 있어도 스마트폰을 1회 충전할 수 있는 셈이다.

연구팀이 개발한 소재는 금속 기반 집전체를 대신해 가볍고 유연한 이차전지를 개발할 수 있어 차세대 착용 전자기기, 접히는 기기 등에 적용할 수 있다.

이 연구성과는 재료 분야 국제학술지인 ‘ACS 나노(ACS Nano)’ 최신호에 실렸다.

연구를 주도한 박수진 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 일체형 탄소 나노튜브-유기 소재 전극을 활용하면 이차 전지 무게를 획기적으로 낮출 수 있다”며 “기존 2차원 기반의 소자가 지닌 한계를 극복하고 유기 전지 유연화와 경량화를 실현할 수 있다”고 말했다.

곽성일 기자의 다른기사 보기
곽성일 기자
곽성일 기자 kwak@kyongbuk.com

행정사회부 데스크


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.