신용카드 대비 60% 정도 두께의 초박형 플렉서블 배터리를 스마트 카드에 적용한 모습.(KAIST 제공)
한국과학기술원(KAIST)은 EEWS 대학원 최장욱 교수와 한국표준과학연구원 송재용 박사 공동 연구팀이 신용카드보다 얇고 무선 충전이 가능한 '플렉서블(flexible) 리튬이온 배터리'를 개발했다고 17일 밝혔다.
기존 리튬이온 배터리는 양극, 분리막, 음극을 샌드위치처럼 층층이 쌓는 '적층 방식'이어서 두께를 줄이는데 한계가 있으며, 층 사이에 발생하는 마찰로 인해 구부리는 게 어렵고, 전극 필름이 벗겨져 성능 유지에 한계가 있다.
연구팀은 '적층'이라는 고정관념에서 벗어나 분리막을 없애고 양극과 음극을 평면으로 동일 선상에 배열한 뒤 양극 간 격벽을 둬 리튬이온 배터리에서 발생할 수 있는 합선 및 전압강하 등의 현상을 없애는 데 주력했다.
이후 5,000번 이상의 연속 굽힘 실험을 통해 배터리 성능 유지와 함께 더 유연한 새로운 개념의 전극 구조가 가능하다는 사실을 확인했다.
이번에 개발된 플렉서블 리튬이온 배터리는 통합형 스마트카드, 미용·의료용 패치는 물론, 영화 '아이언맨'처럼 목소리와 몸짓으로 컴퓨터에 명령하는 피부 부착형 센서 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 이 배터리에 전자기 유도와 태양전지를 적용해 무선 충전도 가능할 수 있도록 개발하는 데에도 성공했다.
한국연구재단의 중견연구자사업과 국가과학기술연구회 융합실용화 연구사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 나노과학분야 학술지 '나노 레터스'(Nano Letters) 3월 6일자 온라인 판에 실렸다.