우리 연구진이 3차원(3D) 프린팅으로 모양을 자유자재로 조절할 수 있는 배터리 기술을 개발했다. 아주 작은 크기로도 구현 가능해 맞춤형 초소형 기기 설계 시 공간 효율을 극대화할 수 있다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 정승준 소프트융합소재연구센터 박사팀이 임종우 서울대 화학부 교수와 공동연구로 가벼우면서 디자인 자유도가 높고 소형 기기에도 도입할 수 있는 자유형상 리튬이온전지를 개발했다고 14일 밝혔다.
모든 배터리 소재를 3D 프린팅 공법을 이용해 인쇄, 리튬이온전지를 제작했다. 이를 위해서는 고해상도로 안정적인 패턴 형성이 가능한 배터리 소재 잉크가 필요한데, 기존 액체 전해질이나 반고체 겔 전해질의 경우 잉크특성 제어가 어려워 고해상도 패턴을 형성하지 못했다.
연구진은 고분자 비율을 조절해 밀리미터(㎜) 이하 고해상도 패턴 형성, 높은 이온전도도를 동시에 만족하는 반고체 겔 전해질 개발에 성공했다. 또 가볍고 전기 전도성이 높은 금속 나노입자 잉크와 고분자 잉크도 개발해 리튬이온배터리 내 무거운 금속 집전체를 대체하는 데 활용했다.
이들로 배터리 내 모든 소재를 3D 프린팅으로 인쇄할 수 있었고 기존에 배터리를 넣기 어려웠던 기기와 공간에도 배터리 전원 공급이 가능함을 입증했다. 사물인터넷(IoT), 센서, 의료삽입형 기기 등이 요구하는 용량도 달성했다.
정승준 KIST 박사는 “개발 리튬이온전지는 기존 배터리가 적용되기 어려운 3D 형상의 자유형상 기기, 의료 삽입형 기기, 소형 로봇 분야 부분에 에너지 공급원으로 사용될 것으로 기대된다” 고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 주요사업과 국가핵심소재연구단(특화형)으로 수행됐으며 연구결과는 국제학술지 에너지 스토리지 머터리얼즈(IF 20.831, JCR 상위 4.203%)에 게재됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
