인하대학교(총장 조명우) 화학공학과 탁용석·이근형 교수 연구팀이 유연한 고체상태의 고분자 전해질을 이용해 고안전성 플렉서블 알루미늄-이온 배터리를 개발했다.
플렉서블 배터리는 전기화학적 특성을 유지하며 굽히거나 접을 수 있는 에너지 공급장치로 웨어러블 디바이스의 핵심기술이다. 하지만 리튬-이온 배터리 중심의 기존 플렉서블 배터리는 구부림과 같은 변형 시 단락이 발생하고 폭발이 일어나는 안전성 문제가 있었다.
연구팀은 기존 플렉서블 배터리의 안전성 문제를 해결하기 위해 폭발 위험이 없는 알루미늄을 이용한 알루미늄-이온 배터리 시스템에 전기화학적 안정성이 높은 이온성 액체 전해질을 고체화한 고분자 전해질을 적용했다. 개발된 전고체 알루미늄-이온 배터리는 구부리거나 접힌 상태, 그리고 완전히 절단된 상태에서도 충방전 특성을 유지해 안전성과 안정성을 동시에 확보했다.
화학공학과 김이삭 석사과정 졸업생과 장수진 석사과정생이 주도적으로 진행한 이번 논문(영문명: In situ polymerized solid electrolytes for superior safety and stability of flexible solid-state Al-ion batteries)은 연구의 우수성을 인정받아 에너지 저장기술 분야 국제학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)’ 5월 15일 자 온라인판에 게재됐다.
탁용석 교수와 이근형 교수는 11일 “최근 배터리의 안전성을 향상하기 위한 고체 전해질 연구가 활발히 진행되고 있다”며 “본 연구에서 개발한 고분자 전해질을 적용한 알루미늄-이온 배터리가 플렉서블 배터리의 성능과 안전성을 동시에 확보할 수 있는 효과적인 방안이 될 것”이라고 말했다.
이 연구는 한국에너지기술평가원(KETEP)의 에너지인력양성사업과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 이기백 영남대학교 교수 연구팀이 참여했다.
인천=정창교 기자 jcgyo@kmib.co.kr
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