울산과기대는 최근 차세대 플랙서블 전지의 극판을 일정한 형태를 가진 3차원으로 구현하는데 성공했다.
3차원 극판 기술을 이용한 2차전지는 <첨부>와 같은 형태로 접거나 완전히 형태를 망가트려도 단락이나 전지 성능의 저하가 없다.
현재 상용화되고 있는 2차전지의 극판은 단순히 양극 또는 음극 물질과 폴리머접착제 그리고 카본를 유기 용매에서 점도가 높은 시럽형태로 만들어 일정한 두께로 집전체 (Al 또는 Cu foil사용) 위에 도포하기 때문에 3차원으로 구현이 불가능하였다.
또한 초박형 형태의 플랙서블 전지에 기존 기술을 적용할 경우 구불림과 접힘으로 인한 수명이 저하되고 단락현상이 발생하는 단점이 발생했다.
울산과기대 조재필 교수는 이 문제를 3차원으로 양극 또는 음극 물질을 만든 후 스크린 프린팅 공정을 이용하여 구현하였다. 전극물질의 3차원 배열은 전구체를 일정하게 배열한 후 활물질을 코팅, 산처리하여 제거하는 방법을 채택하였다. 또한 극판에서 기공의 간격을 일정하게 조절이 가능하여 고속으로 충방전을 할 수 있는 장점을 가지고 있다.
플랙서블 초박형 전지는 현재 상용화된 사례는 없으며 2015년도 200억달러의 시장이 형성 될 것으로 전망되고 있으며 형태가 다양해지고 작아지는 ◆휴대폰 ◆스마트카드 ◆노트북 PC ◆입는 PC ◆시계용 휴대폰 ◆입체삽입용 초소형 전자기기에 적용이 가능하다.
특히 차세대 디스플레이가 플랙서블하게 변함에 따라 2차전지의 성능은 유지하면서 다양한 형태를 띠는 전지 개발이 필수적이다.
이번 3차원 극판에 활용된 기술은 울산과기대 조재필 교수가 교신저자, 울산과기대와 LG화학이 공동으로 참여하여 지난 10월 세계적인 재료분야의 권위지인 ‘어드밴스트 머터리얼’에 온라인 속보판 게재된 3차원 분말합성 방법을 응용하였다.
이와 관련된 기술 2건은 국내 출원을 완료하였고 현재 국제특허 출원을 LG화학과 공동 진행 중이다.
