[그린포스트코리아 김동수 기자] 국내 연구진이 그래핀과 탄소나노튜브로 만든 벌집 모양 구조체를 이용해 늘어나는 리튬 이온 배터리를 개발했다.

현재 새롭게 출시되고 있는 폴딩형 휴대전화와 신축이 가능한 모바일 시장이 새롭게 형성될 것으로 보인다. 또한 향후 신축성 있는 배터리를 활용해 웨어러블 및 신체 부착형 기기의 개발 등이 활발해질 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)는 광전하이브리드연구센터 손정곤 박사 연구팀이 신축성을 가지면서도 용량이 높은 리튬 이온 배터리를 제작했다고 지난달 31일 밝혔다.

스마트 밴드와 같은 고성능 웨어러블 기기나 몸속에 삽입하는 페이스메이커 같은 이식형 전자기기의 시장이 빠르게 커지고 있어 신축성 있는 리튬 이온 배터리의 필요성도 점차 증가하고 있다.

하지만 신축성 있는 리튬 이온 배터리를 만들기 위해선 전하를 뽑아 전달하는 집전체와 분리막 등 구성요소들이 늘어나야 하며 액체 형태의 전해질이 새는 문제를 해결해야 하는 기술적 한계가 있었다. 

KIST 손정곤 박사 연구팀은 원자 두께의 그래핀과 나노 크기의 노끈인 탄소 나노튜브를 복합화해 벌집 모양의 구조체를 만들었다. 이어 이 구조체를 김밥 말 듯 압축해 아코디언처럼 늘어날 수 있는 전극 소재를 제작했다.

연구진은 제작한 구조체에 신축성 젤 전해질과 공기와 수분을 차단해 전해질이 새지 않게 하는 늘어나는 패키징 소재를 같이 조립했다.

그 결과, 기존의 늘어나지 않는 배터리 수준의 우수한 에너지 저장 용량(5.05mAh/㎠)을 보였다.

연구진에 따르면 배터리를 구성하는 모든 부분이 50% 이상의 높은 신축성을 가지고 500번 이상 잡아당겨도 성능을 유지하는 기계적 안정성도 보였다.

KIST 손정곤 박사는 “신축성 리튬 이온 배터리는 최근 웨어러블이나 신체 부착형 소자 개발에서 신축성을 가지는 에너지 저장 시스템으로서 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.

해당 연구 결과는 나노기술 분야 국제적 과학 전문지인 ‘ACS Nano’ 최신호에 게재됐다.

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