스티커처럼 자유롭게 뗐다 붙이는 이차전지 나왔다

2020.02.25 00:00
연구진이 개발한 스티커형 이차전지는 다양한 웨어러블 디바이스에 적용 가능하다. 에너지기술연구원 제공.
연구진이 개발한 스티커형 이차전지는 다양한 웨어러블 디바이스에 적용 가능하다. 에너지기술연구원 제공.

어떤 물체나 표면 등 원하는 곳에 자유롭게 탈부착이 가능한 스티커 형태의 이차전지 기술이 개발됐다. 

 

한국에너지기술연구원은 윤하나 분리변환소재연구실 선임연구원이 김영진 KAIST 기계공학과 교수, 김승철 부산대 광메카트로닉스공학과 교수 연구진과 공동으로 ‘고팽창 그래핀 전극 기반의 자유롭게 탈부착 가능한 스티커형 마이크로 슈퍼커패시터 기술’을 개발했다고 25일 밝혔다. 마이크로 슈퍼커패시터는 얇은 판상의 초소형 고성능 에너지저장소자다. 연구결과는 화학공학 분야 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 게재됐다. 

 

웨어러블 디바이스와 사물인터넷(IoT) 기기가 가볍고 소형화하면서 새로운 에너지저장소자 기술에 대한 요구가 높아지고 있다. 웨어러블 디바이스 에너지저장소자는 디자인의 유연성과 안전성이 필요하다. 그러나 기존 배터리 형태는 원통형이거나 각형으로 유연성이 부족하고 에너지 용량 집적화에 한계가 있다. 

 

기존 웨어러블 디바이스용 에너지저장소자로는 리튬박막전지가 활용됐다. 리튬박막전지는 마이크로미터 두께의 얇은 필름 형태로 만든다. 이 때 유연한 구조적 특성상 공기 중 수분과 노출해 폭발할 위험성이 있고 반복적으로 구부러질 경우 전극의 단락이 생길 수 있다. 

 

연구진은 극초단 레이저 공정 기술을 응용해 웨어러블 디바이스에 적용 가능한 구조적 유연성을 확보하는 동시에 원하는 곳에 자유롭게 탈부착이 가능한 스티커 형태의 마이크로 슈퍼커패시터를 개발하는 데 성공했다. 

 

극초단 레이저는 순간적으로 최대 출력을 낼 수 있기 때문에 고팽창 그래핀 전극을 제작할 수 있다. 여기에 접착 특성을 갖는 고분자 재료를 고팽창 그래핀 내부에 적용해 접착성을 유지하면서도 전극 성능과 내구성이 확보된 스티커 형태의 마이크로 슈퍼커패시터 소자를 제작했다. 

 

연구진은 또 스티커형 마이크로 슈퍼커패시터 표면에 도파민이라는 분자를 적용했다. 이를 통해 기존 리튬박막전지 수준의 에너지 밀도를 갖는 우수한 성능의 스티커형 에너지저장소자를 개발하는 데 성공했다. 

 

윤하나 선임연구원은 “이번에 개발한 스티커형 마이크로 슈퍼커패시터는 차세대 웨어러블 디바이스나 IoT 기기에 쉽게 탈부착이 가능하다”며 “또 기존 리튬 기반 에너지저장소자 기술의 문제점을 해결할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 

메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

작성하기

    의견쓰기 폼
    0/150