기자명 장진혁 기자
  • 입력 2020.06.03 10:14

PET 직물과 니켈·주석 합금 합쳐져 기계적 변형에 대한 내구성 뛰어나

(사진제공=KETI)
일체형 섬유 전극 개념도와 종이 배모양 전극으로 적용된 플렉서블 이차전지. (사진제공=KETI)

[뉴스웍스=장진혁 기자] 전자부품연구원(KETI)은 전극 물질과 섬유 소재를 일체화한 신개념 전극 구조체를 개발했다고 3일 밝혔다.

이 구조체는 기계적 변형에 대한 내구성이 강하고 성능 저하를 최소화할 수 있는 것으로 전해졌다. 본 기술은 그 중요성을 인정받아 국제 학술저널 중 재료과학 분야 상위 10%에 드는 'Advanced Functional Materials'의 4월호 표지 논문으로 선정됐다.

기존 플렉서블 이차전지의 전극은 휘고 구부리는 기계적 변형에 취약한 금속박을 탄소 기반 기판이나 전도성 물질이 코팅된 고분자 직물로 변경하는 기술을 중심으로 연구돼왔다.

탄소 기반 기판은 복잡한 제조 공정과 높은 비용이 상용화에 걸림돌로 작용하고 있으며, 고분자 직물은 기계적 변형 시 균열 등이 발생해 전극 구성 요소가 쉽게 분리되고 용량이 매우 작다는 한계점이 있다.

유지상 KETI 차세대전지연구센터장과 우상길 박사팀, 김재헌 국민대학교 교수팀, 이상영 UNIST 교수팀이 공동 개발한 전극은 PET 고분자 직물과 전도성 금속인 니켈 층을 일체화시킴으로써 기계적 변형에 대한 구조적 안정성을 확보했다. 아울러 갈바닉 치환법을 적용해 니켈의 일부를 리튬 저장이 가능한 주석으로 치환해 기존 대비 높은 에너지 밀도를 갖는다.

즉, PET 직물과 니켈·주석 합금이 일체화된 신개념 전극 구조체를 개발함으로써 화학적·구조적 고유한 형태를 갖게 돼 기계적 내구성이 뛰어나며 기존 전극보다 이온과 전자의 이동성이 크게 향상했다.

KETI는 신개념 전극 구조체가 적용된 고분자 전해질 기반의 플렉서블 이차전지를 후속 연구로 진행하고 있다.

우상길 박사는 "향후 이러한 요소 기술들이 융합된 이차전지 시스템이 플렉서블 이차전지의 조기 상용화와 차세대 웨어러블 시장의 도래에 크게 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다.

저작권자 © 뉴스웍스 무단전재 및 재배포 금지