플렉시블 전고체 리튬이온전지를 개발한 이상영(오른쪽) 교수와 김세희 연구원. /사진제공=UNIST
불을 붙여도 터지지 않고 정상 작동하는 플렉서블 전고체 리튬이온전지. /사진제공=UNIST불을 붙여도 폭발하지 않고 정상적으로 작동하는 리튬이온배터리가 개발됐다. 이 배터리는 프린팅 방식으로 제작해 사물 모양에 꼭 맞게 만들 수 있는 장점도 있다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 이상영 교수팀은 안전성과 유연성을 동시에 확보한 신개념 ‘플렉서블 전고체 리튬이온전지’를 개발했다고 20일 밝혔다.
기존에 사용하는 리튬이온전지는 액체 전해질을 사용하기 때문에 폭발에 취약하다. 종종 발생하는 스마트폰 폭발이나 전기자동차 폭발 사고 등이 이런 이유 때문이다. 최근 배터리 안전성을 높이기 위해 고체 전해질을 사용하는 전고체전지 개발이 활발한데 이 또한 무기전해질을 사용하기 때문에 유연성 측면에서 한계가 있었다.
이 교수팀은 고체 상태의 유기전해질을 사용하는 전고체전지를 개발해 안전성을 높였고 유연성도 갖췄다. 연구진은 또 전지의 음극, 전해질, 양극 재료의 유변학 성질을 조절해 잉크 형태로 만들었다. 이 전지의 충전전압은 7.2V의 고전압을 나타냈다. 프린팅 공정 덕분에 장난감 자동차의 지붕 같은 곡면에도 전고체전지를 쉽게 제조할 수 있다.
실제 이 전지는 장난감 자동차 위에 제작한 뒤 불을 붙여도 폭발하지 않고 정상적으로 작동하는 모습을 보였다. 심지어 가위로 잘라내도 LED 램프가 정상적으로 작동해 안정성 측면에서 매우 우수한 특성을 입증했다.
이 교수는 “현재 이차전지 분야에서 가장 큰 관심사 중 하나가 폭발에 안전한 전고체전지 개발”이라며 “높은 수준의 안전성을 구현함과 동시에 우수한 유연성을 확보한 점이 주목할 부분”이라고 강조했다. 그는 이어 “전지 제조 측면에서도 프린팅 공정을 이용하므로 쉽게 전지를 만들 수 있다”며 “이 기술은 고전압 전지 개발에도 이용될 수 있어 소형 전자기기는 물론 전기자동차의 전원으로도 널리 활용할 수 있을 것”이라고 전망했다.
이번 연구 성과는 에너지 및 환경과학(Energy&Environmental Science·EES) 저널 2월호 표지논문으로 출판됐다.
