불 속에서 폭발하지 않고 정상 작동하는 배터리 개발

이상영 UNIST 교수팀, 신개념 플렉시블 전고체 리튬이온전지 개발

울산과기원(UNIST) 연구진이 불 속에서 폭발하지 않고 정상적으로 작동하는 배터리를 개발했다.

20일 UNIST에 따르면 이상영 에너지 및 화학공학부 교수팀이 불 속에서도 터지지 않는 안전성과 마음대로 휘어지는 유연성을 동시에 확보한 신개념 ‘플렉시블 전고체 리튬이온전지’를 개발했다.

현재 많이 쓰이는 액체 전해질 리튬이온전지는 폭발에 취약하다. 이를 해결하려고 전해질까지 모두 고체를 사용하는 ‘전고체전지’ 연구가 활발하다. 기존 연구에서는 무기전해질(고체)을 이용하는 방법이 제시됐으나 유연성이 떨어지는 등의 한계를 보였다.


이에 따라 이 교수팀은 전고체전지의 전해질로 우수한 유연성에 불이 잘 붙지 않는 고체 상태의 ‘유기전해질’을 도입했다. 또 전지의 음극, 전해질, 양극 재료의 유변학 성질을 조절해 잉크 형태로 만들었다. 이 재료들을 단계적으로 프린팅하는 공정을 수행해 고온·고압 공정을 거치치 않고도 단위 전지가 직렬로 연결된 바이폴라 구조의 리튬이온전지를 구현했다.

연구진은 프린팅 공정 덕분에 장난감 자동차의 지붕 같은 곡면에도 전고체전지를 쉽게 제조할 수 있었다. 장난감 자동차 위에 LED 램프를 켜고 전지에 불을 붙이는 화재 모사 실험도 진행해 성공했다. 또 전지 일부를 가위로 잘라낸 뒤에도 LED 램프가 켜진 상태를 유지해 우수한 안전성을 보였다.

이 교수는 “이 기술은 고전압 전지 개발에도 이용될 수 있어 소형 전자기기는 물론 전기자동차 전원으로도 활용할 수 있다”고 밝혔다.



울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

플렉시블 전고체 리튬이온전지를 개발한 UNIST 에너지 및 화학공학부 이상영 교수(오른쪽)와 김세희 연구원. UNIST제공.