일본 한 대학 교수팀이 3차원(D) 프린터로 전고체 배터리를 만드는 기술을 개발했다. 고온 공정을 거치지 않는 것은 물론 단기간에 생산 가능한 기술로 알려졌다. 현지에서는 전고체 배터리를 조기 상용화하는 데 도움이 될 것으로 기대했다.
10일 니혼게이자이신문(닛케이)은 최근 도호쿠대 혼마 이타루 교수와 고바야시 히로시 조교수 등이 경도를 자유롭게 바꿀 수 있는 재료를 사용해 3D 프린터 기반 전고체 배터리 생산 기술을 개발했다고 보도했다. 몇 시간 만에 만들 수 있는 것은 물론 기존 고온 공정도 필요 없다. 시제품으로 제작한 배터리는 다양한 성능 시험을 통과하는 등 일정한 성능도 갖춘 것으로 확인됐다.
전고체 배터리는 고출력에 소형화하기 쉽고, 발화 가능성이 낮다. 전기자동차(EV) 산업계는 차세대 제품으로 주목하며 대형 투자에 나서는 추세다.
![전고체 배터리, 3D 프린터로 만든다…日 대학 교수팀 신기술 개발](https://img.etnews.com/photonews/2112/1482895_20211210110526_535_0001.jpg)
연구팀은 당초 전고체 배터리에 사용하기 위한 부드러운 전해질막을 연구했다. 리튬 이온이 쉽게 움직이게 하는 특수 액체와 산화규소를 섞으면 소프트 콘택트렌즈 같은 글라스막이 생긴다. 산화규소 비중에 따라 부드러워지는 정도를 조정할 수 있다.
이번 연구에서는 해당 전해질막에 포함된 산화규소 비중을 50%로 늘려 젤 형태를 구현했다. 여기에 적외선 쏘여 굳힌 수지를 혼합해 3D 프린터로 조형할 수 있도록 했다. 실험에서는 잉크 형태 전해질을 사용, 3D 프린터로 배터리를 만들 수 있는 것을 확인했다.
연구팀에 따르면 약 2시간만에 완성할 수 있다. 시제품으로 만든 배터리는 100회 이상 충방전 가능했던 것은 물론 점화 시험 등을 거쳐 안전성도 확인했다. 닛케이는 이 같은 연구 결과에 따라 앞으로 전고체 배터리 제조 비용을 대폭 절감할 수 있을 것으로 기대했다.
전해질 이온 이동 속도를 개선해야 해야 하는 것은 과제다. 이번 기술을 적용하면 리튬 이온이 빠르게 이동하기 어려워 큰 에너지를 낼 수 없다고 지적했다. 연구팀은 재료 등을 개선해 이온 이동속도를 향상시킬 계획이다. 센서, 웨어러블 기기 등을 시작으로 향후 전기자동차(EV)에 탑재하는 수준으로 품질을 끌어올리는 것이 목표다.
윤희석기자 pioneer@etnews.com