면적 적층기술 확보…안전하고 자유변형 가능한 차세대 배터리
KBSI "폭발 위험 없어…500번 충·방전에도 성능 90% 유지"

굽힘 테스트(직경 10mm) 1000회 진행 후에도 높은 용량을 유지했다. KBSI 제공

전고체 이차전지의 내부구조 모식도. 넓은 면적의 단일 셀들이 적층됐음에도 전지의 자유변형이 가능하다. KBSI 제공

KBSI 김해진 박사(앞줄 중앙) 연구팀. KBSI 제공

차세대 배터리로 주목받는 ‘전고체(All-Solid-State) 이차전지’의 용량과 안전성을 높이는 동시에 자유변형이 가능한 기술이 개발됨에 따라 그동안 실험실 수준에 머물렀던 전고체 이차전지의 상용화에 한걸음 더 다가설 전망이다.

한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 신형식)은 소재분석연구부 김해진 박사 연구팀이 한국화학연구원, 성균관대학교, 전남대학교, 인하대학교 연구팀과의 공동연구를 통해 안전하고 자유변형이 가능한 전고체 이차전지를 개발했다고 13일 밝혔다.

기존 이차전지용 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 전고체 이차전지는 화재·폭발 위험이 없어 안전성 측면에서 새로운 가능성을 제시한 차세대 배터리로 주목받고 있다.

연구팀은 리튬 이온을 전극 내부까지 원활히 이동시킬 수 있는 복합 전극 기술과 넓은 면적의 셀을 쌓아 올려 대용량을 구현할 수 있는 풀셀(양극재와 음극재가 셀 양쪽에 위치하는 완전 셀) 기술을 이용해 고성능 전고체 이차전지를 개발했다.

1mm 이하 두께로 얇게 제작한 전지를 구기거나 잘라도 정상적으로 작동하는 것을 실험으로 확인했다.

연구팀이 제작한 100mAh(밀리암페어시) 용량의 전고체 이차전지는 500차례 충·방전과 1000차례 굽힘 테스트 이후에도 용량을 90% 유지하는 것으로 나타났다.

구기거나 잘라도 정상적으로 작동해 웨어러블 기기 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

김해진 책임연구원은 "기존 이차전지 제작 공정을 그대로 활용해 제작할 수 있다"며 "웨어러블 전자기기와 드론, 전기자동차 등에 활용되는 중대형 이차전지에 적용 가능해 미래 이차전지 산업의 게임체인저 역할을 할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 한국화학연구원, 성균관대, 전남대, 인하대 연구팀과 공동으로 진행됐다.

송현수 기자 songh@busan.com

송현수 기자 songh@busan.com