중국, 2만 번 접을 수 있는 플렉서블 배터리 개발

중국과학원 금속연구소가 최근 고체 리튬전지 분야에서 새로운 돌파구를 마련했다고 밝혔다. 이번 연구는 고체전지의 핵심 과제인 ‘계면 저항이 크고 이온 전도 효율이 낮은 문제’를 해결할 새로운 방안을 제시했으며, 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 게재됐다.

고체 리튬전지는 높은 안전성과 에너지 밀도를 지녀 차세대 에너지 저장 기술의 핵심으로 꼽힌다. 그러나 기존 고체전지는 전극과 전해질 사이의 고체-고체 계면 접촉 불량으로 인해 이온 전달 저항이 크고 효율이 낮아, 실제 응용에는 한계가 있었다.

연구팀은 고분자 설계의 유연성을 활용해, 주쇄(主鎖)에 이온 전도 기능을 가진 '에톡시기(乙氧基)'와 전기화학적 활성을 지닌 짧은 황(S) 사슬을 동시에 도입함으로써, 분자 수준에서 계면 일체화를 구현한 신소재를 개발했다. 이 소재는 높은 이온 전도성을 가질 뿐 아니라, 전위 구간에 따라 이온 전달과 저장을 조절할 수 있는 기능적 전환 특성도 지닌다.

연구진에 따르면, 해당 소재로 제작한 '일체형 유연 전지(flexible battery)'는 2만 회 이상의 반복 굽힘에도 견딜 수 있는 높은 내구성을 보였다. 또한 이 소재를 복합 양극의 고분자 전해질로 사용할 경우, 에너지 밀도가 최대 86% 향상될 수 있다.

이번 연구는 고성능·고안전성 고체전지 개발을 위한 새로운 소재 설계 방향과 연구 패러다임을 제시했다는 점에서 주목받고 있다.