휘어지는 디스플레이의 에너지원으로 반드시 필요한 고효율 유연 배터리가 국내 연구진에 의해 개발됐다. KAIST(한국과학기술원·총장 서남표)는 21일 이건재 신소재공학과 교수팀이 유연한 고효율 배터리를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 유연한 디스플레이가 제대로 작동하기 위해서는 필연적으로 휘어지면서도 충전밀도가 높은, 폭발위험이 적은 고성능 유연 고상배터리의 개발이 필수적이었다. 그러나 고효율 배터리를 만드는 소재가 고온의 열처리를 필요로해 구현이 힘들다는 단점이 있었고, 이뿐만 아니라 분말 형태로 만들 경우 충전밀도가 매우 낮다는 맹점에 부딪혀 왔었다. 이 교수팀은 연구 과정에서 리튬코발트산화물(LiCoO2) 양극재료를 운모 희생기판에서 4㎛(머리카락의 약 10분의 1 두께) 정도인 박막형태로 고온 성장시켜 만든 후, 기판으로 쓰인 딱딱한 희생기판을 제거해 얇은 배터리 부분만 남긴 후 유연한 기판위에 전사해 고성능 유연 고상배터리를 만들어냈다. 이 교수팀이 개발에 성공한 유연 배터리는 휘어지더라도 전압이 3.9~4.2V로 거의 변하지 않고, 충·방전 10,000번(방전심도 80%) 정도의 안정적 작동과 함께 2200㎼h/㎤의 높은 에너지밀도(패키징 포함)를 지닌 게 큰 특징이다. 이번 연구를 주도한 구민 박사는 "충전밀도가 높은 박막형태의 고효율 유연 배터리는 완전한 형태의 유연 전자 제품를 만드는 데 획기적인 역할을 할 것"이라고 말했다. 이 교수팀은 현재 대량생산을 위한 레이저 리프트 오프(Laser lift-off) 기술과 충전용량을 높이기 위해 삼차원으로 적층하는 후속 연구를 진행 중으로, 이 연구가 끝나는 대로 상용화 수준의 유연 배터리가 나올 것으로 예상하고 있다. 한편 이 연구 결과는 재료분야 세계적 학술지인 '나노 레터스(Nano Letters)' 8월호 온라인판에 실렸으며, 미국 화학학회 뉴스레터인 C&EN(Chemical & Engineering News)에도 특집으로 보도됐다.
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