10분 만에 충전되는 플렉시블 전지 개발

10분 만에 충전되는 플렉시블 전지 개발

10분 만에 충전되는 1㎜ 두께 플렉시블 이차전지 원천기술이 개발됐다. 얇고 가벼우면서도 충전이 빠른 고성능 전지 상용화가 앞당겨질 것으로 기대된다.

조재필 울산과학기술대학교(UNIST) 에너지및화학공학부 교수팀은 리튬 이차전지 핵심인 전극 소재와 집전체에 나노 기술을 적용해 이 같은 전지를 개발했다고 31일 밝혔다. 기존 플렉시블 전지 충전에 약 1시간이 소요되는 데 반해 10분 만에 100% 충전이 가능하다. 200회 구부림 테스트에서도 안정성을 유지한다.

연구진은 현재 양극 소재로 쓰이는 리튬코발트산화물 대신 니켈산화물계를 사용해 충전 용량을 20% 향상시켰다. 또 바나듐이 함유된 복합산화물을 표면에 입혀 전자전도도를 2배 이상, 리튬이온 이동도를 3배 이상 각각 개선했다.

음극 소재로는 천연 흑연보다 전자전도도가 13배 이상 높은 팽창흑연을 사용했다. 표면에 10나노미터(㎚) 이하 비정질 실리콘 입자를 코팅해 전지 용량을 약 60% 향상시켰다.

집전체 표면을 나노구조 벌집 모양 형태로 삭각한 결과 접착력이 약 1.7배 향상됐다. 덕분에 구부림을 반복해도 전극 소재 박리 현상을 막을 수 있었다.

상용화된 기존 이차전지의 모든 성능을 만족하면서도 구부림 특성이 추가된 셈이다. 플렉시블 스마트폰 등 웨어러블 기기 전반에 활용할 수 있다.

연구는 미래창조과학부 신기술 융합형성장동력사업 지원을 받아 수행됐고, 국제학술지 ‘나노레터스’ 7월호에 소개됐다.

박재문 미래부 연구개발정책실장은 “새로운 산업을 견인할 수 있는 우수한 연구 성과가 사장되지 않고 상용화로 이어지도록 정책적 노력을 다할 것”이라고 강조했다.