배터리가 고무처럼 늘어난다...UNIST, 신축성 분리막 개발

2018.06.28 15:01
고무줄처럼 늘어나는 배터리용 분리막이 2배이상 늘어난 모습니다.- 울산과학기술원 제공
고무줄처럼 늘어나는 배터리용 분리막이 2배이상 늘어난 모습니다. - UNIST 제공

 

국내 연구팀이 배터리  핵심 소재 중 하나인 분리막을 늘이는 기술을 개발, 고무처럼 '늘어나는 배터리'를 만들었다. 웨어러블 기기 등에 유용하게 쓰일 전망이다. 

 

울산과학기술원(UNIST)은 고무처럼 늘어나는 신소재로 분리막을 만드는데 성공했다고 28일 밝혔다.

 

배터리는 양극과 음극, 그 사이에 들어가는 분리막과 전해질로 이뤄진다. 분리막은 배터리의 양극과 음극 사이를 분리해 둘의 접합으로 인한 화재 위험을 방지하고, 이온의 이동 통로를 제공한다. 

 

그동안 늘어나는 배터리 연구는 주로 전극 물질이나 배터리 시스템 변형에 초점을 두고 진행됐다. 이때 분리막은 배터리 모양에 맞춰 '겔(gel) 고분자 전해질'이나 '부직포 형태'를 만들어 썼는데, 제조 과정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있었다.

 

연구팀은 '스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 고무'라는 소재를 사용해 늘어나는 성질(연신성)을 확보하고, 이를 통해 분리막 자체를 늘이는 방법을 개발했다.

 

SBS 고무는 용매에 녹였다가 다른 용매에 담가 상(相)을 분리하는 '상전이(相轉移) 방법'을 쓰면 사이사이에 구멍이 만들어지며 다공성 구조가 된다. 이 때문에 분리막이 고무처럼 잘 늘어나는 성질을 유지하게 된다. 연구팀이 만든 분리막은 기존 리튬이온배터리에서 정상 작동했을 뿐 아니라, 2배 이상 길이를 늘린 상태에서도 제대로 작동했다.

 

박수진 UNIST 에너지 및 화학 공학부 교수는 "이번 연구는 상전이 방법으로 늘어나는 배터리 분리막을 개발하고 적용한 최초의 사례"라면서 "배터리 분야뿐 아니라 다양한 웨어러블 기기 분야에 적용 가능한 기술로 자리 잡을 것"이라고 밝혔다.

 

이 연구는 지난 21일 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials) 온라인판에 소개됐다.

 

 

 

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