'휘어지는' 리튬 이차전지 생산 길 열렸다

[이데일리 김혜미 기자]성냥갑 형태로만 생산됐던 리튬 이차전지를 간단한 인쇄공정을 통해 자유자재로 휘어지는 형태로 생산할 수 있는 길이 열렸다. 리튬 이차전지는 스마트폰 등 휴대용 모바일 기기에 주로 이용된다.

이상영 UNIST 친환경에너지공학부 교수(제공 : 한국연구재단)

15일 교육과학기술부와 한국연구재단에 따르면 울산과학기술대(UNIST) 이상영 교수와 공주대 조국영 교수팀은 별도의 용매를 사용하지 않고 간단한 인쇄 공정으로 형태 변형이 자유로운 고성능·고안전 플렉시블 리튬 이차전지 제작 원천기술을 최초로 개발했다. 이에 따라 두루말이(플렉시블) 디스플레이 등 차세대 모바일 기기 제조에 돌파구가 마련될 것으로 보인다.

현재 모바일 기기 전원으로 주로 사용되는 리튬 이차전지는 휴대용 전자기기부터 전기 자동차까지 활동 영역이 급격히 확대되고 있다. 리튬 이차전지는 전해질이 액체 상태로 존재하기 때문에 지금까지는 필름 형태의 양극과 음극, 분리막을 서로 포갠 뒤 전해질을 도시락 같은 케이스에 주입, 제조할 수 밖에 없었다.

그러나 연구팀은 리튬 이온의 이동이 가능한 나노물질을 조청 같은 형태로 제조한 뒤 빵에 잼을 바르듯이 전극 위에 인쇄, 30초 이내에 자외선에 노출시키는 방식으로 유연한 형태의 고분자 전해질을 만드는 데 성공했다. 이 기술을 사용하면 기존의 리튬 이차전지가 가진 분리막을 없애 공정을 단순화할 뿐 아니라 액체가 아닌 고체 형태로 제조돼 폭발 위험이 적다.

특히 이번에 개발된 고분자 전해질은 1mm의 1000분의 1에 해당하는 마이크론(micron) 단위까지 제조가 가능하면서도 전지 수명이나 성능은 기존의 액체 전해질과 동일하다.

이상영 교수는 “이번에 개발된 기술을 사용하면 형태가 자유로워질 뿐 아니라 공정이 굉장히 단순해지기 때문에 시간이나 비용 면에서도 경제적”이라며 “바로 상용화할 수 있기 때문에 많은 기업들이 관심을 가질 걸로 본다”고 말했다.

한편 이번 연구는 재료과학 분야 권위지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 최신호에 표지논문으로 게재됐다.