UNIST는 에너지 및 화학공학부 박수진·서관용·김소연 교수팀이 늘어나는 배터리에 쓰일 새로운 고분자 복합체를 개발했다고 4일 밝혔다.

이 물질을 배터리 전극의 집전체(集電體)로 쓰고, 물 기반의 전해질을 적용해 잘 늘어나고 안전한 리튬이온 배터리도 만들었다. 물 기반의 전해질로 늘어나는 배터리를 만든 건 이번이 처음이다.

몸에 착용하는 웨어러블 기기에는 유연하고 신축성 있는 배터리가 필요하다. 이런 배터리가 제대로 작동하려면 전극에서 전자를 모아 양극재와 음극재로 전달하는 집전체의 역할이 중요하다.

기존 웨어러블 배터리용 집전체는 잘 늘어나는 고분자에 전기 전도성이 높은 물질을 섞는 방식으로 만들었다. 그러나 이런 물질을 잡아당기면 전도성 물질 간의 연결이 끊어져 전기 전도성이 낮아지는 문제가 있다.

박 교수팀은 이 문제를 해결하기 위해 브라질포도라 불리는 '자보티카바'의 구조를 모사한 고분자 복합체(이하 자보티카바 고분자 복합체)를 만들었다.

이 물질은 원기둥 모양의 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)와 열매 모양의 카본블랙(Carbon Black)을 고분자와 함께 섞어 만든다. 완성된 모습은 탄소나노튜브(줄기)에 카본블랙(열매)이 달라붙은 형태로 자보티카바와 비슷하다.

자보티카바 고분자 복합체를 잡아당기면 열매처럼 생긴 카본블랙이 탄소나노튜브의 연결이 끊어진 부분을 연결한다. 그 덕분에 전기 전도성이 유지돼 웨어러블 기기에 적합한 배터리를 만들 수 있다.

연구진이 만든 물 기반 전해질(수계 전해질)로 리튬이온 배터리는 안전성이 높아 배터리를 길게 늘여도 폭발 위험이 적다.

연구 전반을 주도한 박 교수는 "이번 연구는 기존 유연·신축성 이차 전지의 큰 흐름을 바꾼 것"이라며 "수계 전해질 기반으로 고신축성·고안정성·고출력 특성을 갖는 이차 전지 개발의 가능성을 보인 만큼 향후 웨어러블 에너지 저장장치의 핵심 기술로 자리 잡을 것"이라고 전망했다.