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200번 늘여도 줄여도 성능에 아무 문제가 없는 배터리가 개발됐음.

10일 포스텍(포항공과대학교, 총장 김무환)과 울산과학기술원(UNIST) 공동 연구팀은 하나의 전극에 양극과 음극이 동시에 존재하는 `야누스 페이스 전극`을 이용해 늘여도 성능이 유지되는 배터리를 제작하는 데 성공했음.

이번에 개발된 배터리는 여러 신체 움직임에도 폭발 위험이 없고 착용감이 뛰어난 웨어러블 전자기기에 활용될 수 있음. 기존에 많이 사용된 수계 전해질 기반 아연-은 전지는 우수한 출력과 에너지 밀도, 안전성을 보이지만 신축성과 수명 측면에서 문제가 있었음. 공동연구팀은 두 개의 얼굴을 가진 로마신화의 신 `야누스`처럼 양극과 음극이 한 전극에 구성된 `야누스 페이스 전극`을 활용해 이같은 단점을 해결했음. 이 배터리는 200번 늘이고 줄여도 문제가 없으며 배터리 성능으로 연결되는 전기 전도도가 우수함.

또 야누스 페이스 전극의 독특한 구조적 특성이 주는 장점도 있음. 공동연구팀은 이 특성 덕분에 아연의 수지상 성장 및 내부 단락을 예방할 수 있었음. 그 결과 야누스 페이스 전극을 기반으로 제작한 연신성 이차 전지는 우수한 수명 특성을 보였음. 200번의 충·방전 사이클을 거쳐도 초기 용량의 90% 가량을 유지하는 것으로 드러났음. 또 이 전지는 200%의 연신 조건 아래에서도 신축성 전원 소자로서의 역할을 안정적으로 수행했음.

이번 연구에 참여한 박수진 포스텍 교수는 "이번에 개발된 연신성 아연-은 배터리는 높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능을 보인다"며 "배터리 분야뿐만 아니라 다양한 웨어러블(wearable) 기기에 적용된다면 `입는 컴퓨터 시대`가 올 것"이라고 기대감을 높였음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Functional Materials’ 지에 게재됨.