그래핀·탄소나노튜브 복합체로 늘어나는 리튬이온전지 개발

KIST 손정곤 박사 "웨어러블·신체부착형 소자용 전지로 활용 기대"

한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 그래핀과 탄소나노튜브로 만든 벌집 모양 구조체를 이용해 늘어나는 리튬이온전지를 개발했다.

KIST 광전하이브리드연구센터 손정곤 박사팀은 31일 그래핀과 탄소나노튜브로 만든 신축성이 있는 구조체를 활용한 전극과 젤형태 전해질을 결합해 잡아당겨 늘일 수 있는 리튬이온전지를 제작했다고 밝혔다.

유연하고 신축성 있는 리튬이온전지는 스마트 밴드 같은 웨어러블 기기와 몸속에 삽입하는 페이스메이커 등 이식형 전자 기기가 다양하게 사용되면서 개발 필요성이 점점 커지고 있다.

연구진은 원자 두께의 2차원 물질인 그래핀과 막대형태의 탄소나노튜브를 결합해 벌집 모양의 구조체를 만들었다. 이어 이 벌집 모양 구조체를 김밥처럼 말아 아코디언처럼 늘어날 수 있는 전극 소재를 제작했다.

연구진은 이 전극 소재에 신축성 젤형태의 전해질과 공기·수분을 차단하고 전해질이 새지 않게 하는 늘어나는 패키징 소재를 조립해 늘어나는 리튬이온전지를 만들었다.

늘어나는 리튬이온전지는 에너지 저장 용량이 5.05㎃h/㎠로 기존 리튬이온전지와 비슷한 것으로 나타났다.

연구진은 또 이 리튬이온전지는 모든 구성물이 50% 이상의 높은 신축성을 가지고 있고, 500번 이상 잡아당겨도 성능이 유지될 만큼 기계적 안정성이 뛰어나다고 밝혔다.

손정곤 박사는 “이 신축성 리튬이온전지가 웨어러블 기기나 신체 부착형 소자를 개발할 때 에너지 저장 시스템으로 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.

이 연구 결과는 나노 기술 분야 국제학술지 ‘ACS 나노'(ACS Nano) 최신 호에 게재됐다.

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