[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 3D 프린팅용 전지 소재를 개발했다.
3D 프린터 기술을 활용해 전지를 개발할 때 활용할 수 있는 특수 잉크 소재다.
미래 착용형(웨어러블) 기기, 센서, 소형 로봇, 인체삽입형 소자 등에 쓰일 맞춤형 전지를 개발하는데 기여할 기술이 될 전망이다.
한국화학연구원은 미세한 크기의 니켈 입자, 소량의 고분자 소재 등을 혼합해 전기전도성과 고전압 안정성을 확보한 3D 프린팅용 금속 잉크 소재를 개발했다고 26일 밝혔다.
연구원 내 화학소재연구본부 최영민, 김태호 책임연구원과 경희대 연구진이 함께 연구해 개발한 이 기술은 국제 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈에 최근 실렸다.
3D프린터로 전지를 만든다
이 소재는 프린팅된 후 극히 짧은 순간(1/1000초) 빛을 쬐어주면 잉크 속 나노미터(nm)와 마이크로미터(μm) 사이즈의 니켈 입자들이 서로 연결되며 전기전도성이 매우 커진다.
이때 고분자 소재의 순간적인 광분해 현상과 니켈 입자가 다른 입자로부터 전자를 받는 환원반응이 일어나 잉크 표면에 전도성 보호층이 형성된다.
이 보호층은 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지의 최고전압(3V) 조건에서도 안정성을 오래 유지했다.
또 이번에 개발된 소재가 적용된 마이크로 슈퍼커패시터 소자는 기존 공정으로 만든 소자와 비슷한 수준의 에너지밀도를 구현했다.
에너지밀도가 높으면 전지를 한번 충전했을 때 쓸 수 있는 시간이 길다.
특히 이 소재는 주 재료로 니켈 입자를 활용하기 때문에 가격이 매우 저렴하다.
더불어, 잉크에 들어가는 입자들의 배율을 다르게 해 잉크의 점성을 적절히 조절할 수 있다.
어떤 모양의 전지도 정교하게 프린팅해 만들 수 있다는 뜻이다.
인쇄공정 활용해 맞춤형 전지 제작 가능
정선호 경희대 교수는 "이번 연구의 가치는 인쇄 공정을 이용한 맞춤형 전지를 제작할 수 있는 공백 기술을 개발했다는 점에서 큰 의의가 있다"고 밝혔다.
최영민 연구원은 "슈퍼커패시터를 넘어 고전압, 고전도성이 요구되는 다양한 이차전지에도 폭넓게 적용될 수 있는 인쇄용 금속 소재 기술"이라고 설명했다.
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