나노기술 및 정책 정보

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● 현승민ㆍ소혜미 박사(한국기계연구원) 공동 연구팀은 스테인리스 스틸 섬유를 3D 집전체*로 활용해 기존 유연 배터리보다 높은 에너지밀도를 가진 이차전지의 두꺼운 유연 전극을 개발

* 집전체 : 배터리 내부 전극(양극, 음극)과 맞닿은 머리카락보다 얇은 약 10μm 두께의 막으로 전극을 물리적으로 고정해 주고 충/방전할 때 전자가 이동할 수 있도록 돕는 역할

● 연구팀은 유연 배터리에 두꺼운 전극을 사용하면 전자와 이온의 이동이 어려워 성능이 떨어지고 유연성을 잃는 문제를 보완하기 위해 배터리의 전극에 가벼운 섬유형 집전체와 다공성 전극 구조를 결합

● 또한, 열유도 상분리 공정으로 다공성 이중 연속 구조를 형성하여 두껍고 유연한 전극을 구현하고 스테인리스 스틸 섬유 보강을 통해 계면 접착력ㆍ굽힘 내구성ㆍ전기 전도성을 강화하는데 성공

● 해당 이차전지 전극은 거의 직각으로 굽히는 수준(최소 굽힘 반경 3mm)에서도 성능 저하 없이 작동하며, 삼원계 배터리(NCM) 반쪽 셀의 경우 500 Wh/L의 에너지 밀도로 기존의 유연한 배터리보다 우수한 성능을 확인

● 본 연구는 3D 자유 형상 배터리를 제작할 수 있는 능력을 통해 산업계에서 복잡한 제품 형태에 맞춘 배터리 개발을 가능하게 할 것으로 기대

Advanced Fiber Materials (2024.09.02.), High-Performance Stainless-Steel-Fiber-Reinforced Thick Ultra-flexible Electrode Applicable to 3D Free-Form Batteries

※ 한국연구재단과 과학기술정보통신부의 나노소재기술개발사업 지원