10분내 고속 충전 가능 플렉시블 2차전지 개발

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국내 연구진이 10분 내 고속 충전되는 플렉시블 2차전지 원천기술을 개발했다.

미래창조과학부는 기존에 1시간 걸리던 플렉시블 전지 충전을 10분 내에 가능케 하고, 전지 두께도 1㎜ 이내로 얇게 만드는 플렉시블 2차전지 원천기술이 개발돼 상용화 시기를 크게 앞당길 것으로 기대된다고 31일 밝혔다.

조재필(사진) 울산과학기술대학교(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀의 이 같은 연구결과는 저명 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 7월호에 게재됐다.

최근 플렉시블 전자 기기의 수요가 급증하고 있지만, 플렉시블 전지의 개발이 뒷받침되지 않아 보급에 한계를 보였다. 기존 전지만큼 성능을 발휘하는 동시에, 자유롭게 구부러지고 펴지는 유연성도 함께 갖춰야 하기 때문이다.

조 교수팀은 리튬 2차전지의 양극소재로 쓰이던 리튬코발트산화물 대신 니켈산화물계를 사용해 충전용량을 20% 향상하고, 바나듐이 함유된 복합 산화물 층을 양극소재 표면에 입혀 양극표면의 전자 전도도를 2배 이상, 소재 내부에서의 리튬이온의 이동도를 3배 이상 개선했다.

또 음극소재는 대부분 천연 흑연으로 높은 에너지 밀도를 구현하기 불가능하지만, 이번에 전자 전도도가 13배 이상 높은 팽창흑연 표면에 10나노미터(㎚) 이하의 비정질 실리콘 나노입자들을 균일하게 코팅한 결과 기존 흑연 대비 용량이 약 60% 향상됐다. 오랜 시간 전지를 사용해도 집전체가 단락되지 않도록 하기 위해 집전체 표면을 나노구조 벌집 모양의 형태로 식각해 접착력도 약 1.7배로 높였다.

노성열 기자 nosr@munhwa.com