KIST, 옷에 인쇄 가능한 신축성 배터리 개발

국내 연구진이 늘어나고 휘어지는 등 자유롭게 변형이 가능한 신축성 리튬 배터리를 개발했다. 새로운 차원의 착용형 기기나 신체부착형 기기 등에 적용할 수 있을 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST) 손정곤 박사 연구팀은 신축성을 가지면서 옷에 인쇄까지 가능한 리튬 배터리를 개발했다고 10일 밝혔다.

최근 스마트 밴드 같은 고성능 웨어러블 기기나 몸 속에 삽입하는 이식형 전자기기, 실감 메타버스를 위한 말랑말랑한 착용형 기기에 대한 관심이 높아지면서 신축성 배터리 필요성이 커지고 있다.

기존 배터리는 단단한 무기물 형태의 전극 소재가 대부분을 차지하고 있어 늘어나거나 휘는 등 신축성을 가지기 어렵다. 또 전하를 뽑아 전달하는 집전체와 분리막 등 다른 구성요소도 신축성을 갖게 해야 하고, 액체 형태의 전해질이 새는 문제도 해결해야 한다.

연구팀은 전극을 기계적으로 안정화하는 고분자 소재인 바인더를 기반으로 신축성을 지닌 유기젤 소재를 개발했다. 이 소재는 전극 활물질을 강하게 잡아주고 이온 전달이 용이하다. 또한 전도성 잉크 형태로 전해질을 흡수해 부풀지 않고 고전압과 다양한 구조 변형 상태에서 안정적으로 작동한다.

연구팀은 이 배터리의 에너지 저장밀도가 기존 리튬이온 배터리와 비슷한 수준이면서, 1000번 이상 반복적인 잡아당겨도 기계적 안정성을 유지했다고 설명했다. 또한 전극 소재와 집전체 소재를 스판덱스 재질의 팔토시 양면에 직접 인쇄하고 신축성 고전압 배터리를 구현한 후, 입고 벗고 잡아당길 때도 스마트워치가 작동하는 것을 확인했다.

손정곤 KIST 박사는 "어디서나 어떤 형태로든 자유롭게 적용할 수 있는 신축성 고에너지밀도 배터리를 구현한 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 나노분야 국제 학술지 'ACS 나노(지난달 21일자)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@