충남대 등 공동연구팀, 고에너지 밀도 유연 리튬금속전지 개발

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 충남대는 유기재료공학과 송우진 교수팀과 울산과학기술원(UNIST) 송현곤 교수팀, 한국전자기술연구원 김현승 박사팀이 차세대 웨어러블 전자 장치에 활용 가능한 고에너지 밀도의 유연 리튬금속 전지를 공동 개발했다고 5일 밝혔다.

웨어러블 전자 기기는 반복적인 기계적 변형에서도 성능을 유지해야 하기 때문에 높은 유연성을 갖는 에너지 저장 장치 개발이 필요하다.

특히 리튬 필름을 음극으로 사용되는 리튬금속 전지는 높은 에너지 밀도로 활용도가 높지만, 반복적인 기계적 변형에서는 물리적 내구성이 떨어져 유연 전극에 활용되기 어렵다.

연구팀은 스프레이 코팅 공정을 기반으로 한 탄소 나노 튜브와 PET 마이크로 섬유를 활용해 높은 유연성을 갖는 나노·마이크로 섬유 복합 전극 기반의 리튬금속 전지를 개발했다.

표면 처리 기법을 통해 PET 마이크로 섬유에 탄소 나노 튜브와 전극의 각 활물질을 균일하게 코팅함으로써 낮은 기계적 내구성을 개선하고 높은 에너지 밀도를 달성했다고 연구팀은 설명했다.

개발된 파우치 타입의 리튬금속 전지는 500번의 굽히고 접는 동작에서도 안정적으로 97.1%의 용량 보존율을 보였고, 300.1 Wh/kg의 높은 에너지 밀도를 달성했다.

송우진 교수는 "차세대 웨어러블 전자 장치가 필요한 다양한 분야에서 유연한 에너지 저장 장치 개발과 활용에 기여할 것으로 전망된다"고 말했다.

충남대 황종하 석박사 통합과정생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 'Advanced Functional Materials'에 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr

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