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고무줄처럼 늘어나는 고효율 배터리 개발

충북대·청주대 공동연구팀 성과
국제저명학술지 9월호 표지논문으로 게재
웨어러블 기기 대중화에 획기적 기여 전망

  • 웹출고시간2020.09.10 20:12:07
  • 최종수정2020.09.10 20:12:07

고무줄처럼 늘어나는 고효율 배터리기술을 개발한 (왼쪽부터)청주대 김재광 교수, 충북대 정상문·조중상 교수.

ⓒ 충북대
[충북일보] 충북대와 청주대 교수 연구팀이 고무줄처럼 늘어나는 고효율 배터리를 개발하는데 성공했다.

충북대에 따르면 이 대학 정삼문(화학공학과)·조중상(공업화학과) 교수와 청주대 김재광(태양광에너지공학과) 교수 연구팀은 섬유형태의 전극을 이용해 고무줄처럼 늘어나면서 높은 에너지밀도를 갖는 고효율 배터리를 개발했다.

충북대·청주대 공동연구팀은 주석 산화물 음극입자와 리튬인산철 양극입자를 각각 전기전도성이 높은 탄소 매트릭스에 균일하게 복합할 수 있는 다공성 섬유 공정기술을 연구했다.

연구팀은 이를 바탕으로 제작된 전극소재를 주름진 구조의 전극 설계에 적용해 기존 상용전지(100~265W·h/㎏)보다 훨씬 높은 에너지밀도(459W·h/㎏)를 구현했다.

이 배터리는 유연성과 함께 고무줄처럼 자유자재로 늘어날 수 있는 신축성도 갖추고 있다.

이번 연구는 최근 몸에 착용하는 웨어러블 기기에 대한 수요증가에 따라 개발된 자유자재로 휘어지는(flexible) 배터리에서 한발 더 나아간 것으로 주목된다.

두 대학 교수 연구팀이 개발한 고효율 배터리는 휘어지고 고무줄처럼 늘어나지만 배터리의 성능은 유지되는 신개념 차세대 에너지 저장장치에 적용될 전망이다.

신축성 배터리는 피부에 부착해 각종 건강관리용 센서 에너지 저장소자로 이용될 수 있어 최근 신개념 인체피부부착 형 건강관리 장치 개발을 가능하게 할 핵심부품으로 여겨지고 있다.

그러나 지금까지 보고된 신축성 배터리는 낮은 에너지 밀도와 열악한 사이클 안정성을 나타내 상용화하는 데는 한계가 있었다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 1차원 구조의 나노섬유 전극, 부직포 형태의 신축성 겔고분자 전해질과 주름구조의 전극설계를 통해 고성능 신축성 배터리에 대한 새로운 접근법을 성공적으로 제시했다.

연구 전반을 주도한 정상문 교수는 "이번 연구결과는 전지의 신축성을 크게 개선한데다 고무줄처럼 늘어나기 때문에 앞으로 웨어러블 디바이스의 대중화를 획기적으로 앞당기는데 기여할 것"이라며 "개발된 공정기술은 배터리뿐만 아니라 다양한 신축성 기기에도 적용 가능할 것"이라고 전망했다.

이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업으로 수행됐으며, 연구결과는 국제저명학술지인 어드밴스드 사이언스 9일자 표지논문으로 실렸다.

/ 이종억기자 eok527@daum.net
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