전자부품연구원, '섬유와 일체화' 전극 구조체 개발
전자부품연구원, '섬유와 일체화' 전극 구조체 개발
  • 이기종 기자
  • 승인 2020.06.03 19:37
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"플렉시블 배터리 안정성 향상"
일체형 Sn@Ni 섬유전극 개념도와 종이 배모양 전극으로 적용한 플렉시블 이차전지
일체형 Sn@Ni 섬유전극 개념도와 종이 배모양 전극으로 적용한 플렉시블 이차전지

전자부품연구원은 전극 물질과 섬유 소재를 일체화해 내구성이 강하고 성능 저하를 줄일 수 있는 전극 구조체를 개발했다고 3일 밝혔다.

기존 플렉시블 이차전지 전극은 기계 변형에 취약한 금속박을, 탄소 기반 기판이나 전도성 물질을 코팅한 고분자 직물로 변경하는 기술 중심으로 연구해왔다. 탄소 기반 기판이란 탄소 직물과 탄소 나노튜브, 그래핀 시트 등으로 제작한 기판을 말한다. 탄소 기반 기판은 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 들며, 고분자 직물은 기계 변형 시 균열 등이 발생해 전극 구성 요소가 쉽게 분리되고 용량이 작았다.

이번에 전자부품연구원이 개발한 전극은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 고분자 직물과 전도성 금속인 니켈(Ni) 층을 일체화해 기계 변형에 대한 구조적 안정성을 확보했다. 또 갈바닉 치환법을 적용해 니켈 일부를 리튬 저장이 가능한 주석(Sn)으로 치환해 에너지 밀도를 높였다. 갈바닉 치환법이란 이종금속 환원전위 차이에 의한 산화환원 반응의 전기 화학적 작용을 말한다.

PET 직물과 니켈·주석 합금이 일체화된 신개념 전극 구조체(Sn@Ni 섬유전극)를 개발해 화학·구조적 고유한 형태를 갖게 돼 기계적 내구성이 뛰어나다. 기존 전극보다 이온과 전자 이동을 크게 높일 수 있다.

연구에는 전자부품연구원 유지상 차세대전지연구센터 센터장과 우상길 박사팀, 김재헌 국민대학교 교수팀, 이상영 UNIST 교수팀이 참여했다.

이번 기술은 기후변화대응기술개발사업의 전기자동차용 차세대 리튬금속 이차전지 개발 연구단 지원으로 개발됐다.

전자부품연구원은 Sn@Ni 섬유전극이 적용된 고분자 전해질 기반의 플렉시블 이차전지를 후속 연구로 진행하고 있다. 우상길 박사는 "향후 이러한 요소기술이 융합된 이차전지 시스템이 플렉시블 이차전지 조기 상용화와 차세대 웨어러블 시장 도래에 이바지할 것"이라고 밝혔다.



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