전품연, 섬유 일체 전극 구조체 개발…"플렉시블 배터리 안전성 기여"

전자부품연구원(KETI)은 전극 물질과 섬유 소재를 일체화해 휘어져도 내구성이 강한 신개념 전극 구조체를 개발했다고 3일 밝혔다.

KETI가 개발한 전극은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 고분자 직물과 전도성 금속인 니켈(Ni) 층을 일체화한 것이 특징이다.

플렉시블 배터리 전극 구현을 위해 그동안에는 탄소 기반 기판이나 전도성 물질이 코팅된 고분자 직물 기술들을 중심으로 연구가 이뤄졌다.

하지만 탄소 기반 기판의 경우 복잡한 제조 공정과 높은 비용이 상용화를 어렵게 했고, 고분자 직물의 경우 기계적 변형 시 균열이 생기는 게 단점이었다.

이에 KETI는 구조적 안정성 확보를 위해 PET 고분자 직물과 전도성 금속인 니켈(Ni) 층을 코팅이 아닌, PET 직물과 니켈·주석 합금이 하나로 일체화하는 방법을 고안해냈다.

화학적·구조적 고유한 형태를 갖게 돼 기계적 내구성이 뛰어나고, 기존 전극보다 이온과 전자의 이동성을 크게 향상시킬 수 있었다는 설명이다.

일체형 Sn@Ni 섬유 전극 개념도와 종이 배모양 전극이 적용된 플렉서블 이차전지(자료: KETI)

이번 기술은 플렉시블 배터리 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

연구를 주도한 KETI 우상길 박사는 “사물인터넷과 웨어러블 디바이스 시장이 확대됨에 따라 기계적 변형이 발생하는 조건에서도 안정적인 성능 구현이 가능한 플렉시블 배터리에 대한 수요가 커지고 있다”면서 “이번 전극 구조체와 같은 요소 기술들이 결합하면 향후 플렉시블 배터리의 조기 상용화에 이바지할 것”이라고 말했다.

전극 구조체 개발에는 KETI 차세대전지연구센터 유지상 센터장과 우상길 박사 팀, 국민대학교 김재헌 교수 팀, UNIST 이상영 교수팀이 참여했다. 기술 내용은 신소재 분야 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 4월호 표지 논문으로 소개됐다.

윤건일기자 benyun@etnews.com

[Copyright © 전자신문. 무단전재-재배포금지]