[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 3D 프린팅을 통해 자유롭게 모양을 정할 수 있는 초소형 리튬이온전지를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 정승준 박사팀이 서울대와 가벼우면서 디자인 자유도가 높고 개인화된 작은 기기에도 도입할 수 있는 자유형상 리튬이온전지를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구에서는 집전체부터 패키징까지 모든 배터리 소재를 3D 프린팅 공법을 이용해 자유롭게 인쇄한 리튬이온전지를 제작했다.
이를 위해서는 고해상도로 안정적인 패턴 형성이 가능한 배터리 소재 잉크 개발이 필수적인데, 기존의 액체 전해질 혹은 반고체 겔 전해질 연구에서는 잉크의 유변학적 특성 제어가 어려워 고해상도 패턴을 형성하지 못했다.
연구진은 두 개의 고분자 비율을 조절함으로써 밀리미터(mm) 이하의 고해상도 패턴 형성과 높은 이온전도도를 동시에 만족하는 반고체 겔 전해질 개발에 성공했다. 또 무거운 금속 집전체를 가벼우며 전기 전도성이 높은 금속 나노 입자 잉크와 고분자 잉크로 대체해 집전체를 구현했다.
그 결과 배터리에 필요한 모든 소재를 3D 프린팅으로 인쇄할 수 있었고, 기존 배터리가 적용될 수 없었던 공간에 형태의 제약 없이 기기에 집적화돼 전원을 공급할 수 있음을 입증했다. 개발한 프린팅 배터리는 사물화 인터넷, 센서, 의료삽입형 기기 등에서 필요한 수 mAh의 용량을 달성했다.
KIST 정승준 박사는 “본 연구에서 개발한 리튬이온전지는 기존의 배터리가 적용되기 어려운 3D 형상의 자유형상 기기, 의료 삽입형 기기, 소형 로봇 분야 부분에 에너지 공급원으로 사용될 것으로 기대된다”고 말했다.
