저희 국립산림과학원과 울산과학기술원은 나무로부터 얻은 나노셀룰로오스(Nanocellulose)를 이용해서 폭발 위험성이 현저히 낮고 사용기간이 3배 이상 향상된 차세대 리튬-황 종이전지의 핵심 원천기술을 개발했습니다. 또한, 나노셀룰로오스 분리막과 전극을 일체형으로 만드는 혁신적인 구조변경을 통해 늘리거나 구겨지는 조건에서도 정상적으로 작동해서 안전성을 높였습니다.
안녕하십니까? 국립산림과학원장 이창재입니다. 폭발위험 없이 오래 쓰는 차세대 종이 전지 핵심기술 개발에 대해서 말씀드리겠습니다. 저희 국립산림과학원과 울산과학기술원은 나무로부터 얻은 나노셀룰로오스(Nanocellulose)를 이용해서 폭발 위험성이 현저히 낮고 사용기간이 3배 이상 향상된 차세대 리튬-황 종이전지의 핵심 원천기술을 개발했습니다. 이번에 개발된 리튬-황 종이전지는 기존 전지에서 폭발을 일으키는 것은 플라스틱 분리막인데, 이것을 나무세포를 얇게 쪼갠 차세대 친환경소재인 나노셀룰로오스로 대체해서 고온, 충격 등 분리막 파괴에 의한 폭발 위험성을 제거한 것입니다. 또한, 나노셀룰로오스 분리막과 전극을 일체형으로 만드는 혁신적인 구조변경을 통해 늘리거나 구겨지는 조건에서도 정상적으로 작동해서 안전성을 높였습니다. 리튬-황 전지는 기존 리튬이온전지에 사용되는 코발트를 황으로 대체한 것으로 에너지 용량이 2배 이상이며 원료가격도 35분의 1로 절감될 수 있습니다. 반면, 황을 전극으로 사용해서 충전과 방전을 반복하면 황 부산물이 생산되는데 이는 전지의 용량과 수명을 급격히 감소시키는 원인이 됩니다. 이런 원인으로 인해서 아직 리튬-황 전지는 상용화되지 못하고 있습니다. 그러나 이번에 개발된 리튬-황 종이전지는 황 부산물의 발생을 억제시켜 기존의 리튬-황 전지에 비해 수명이 3배 이상 향상되었습니다. 또한, 리튬-황 종이전지는 형태를 자유롭게 변형시킬 수 있는데, 굽힘 반복시험에서 기존의 리튬-황 전지 대비 유연성이 2.5배 이상 크게 향상됐을 뿐 아니라 심하게 구긴 상태에서도 전지 성능이 정상적으로 구현되었습니다. 이는 향후 몸에 부착·착용해 사용하는 휴대전화 등 웨어러블 디바이스에서도 활용 가능하다는 것을 의미합니다.