▲ 중국 연구팀이 잉크젯 프린팅 공법으로 플렉시블 LIB를 생산하는 잉크와 장비를 독자 개발해 유연LIB의 양산이 가능해 졌다. .

중국에서 롤투롤 잉크젯 프린팅 방식으로 유연 LIB를 제작할 수 있는 잉크와 장비를 개발해 향후 유연 LIB의 양산이 기대된다.

중국과학원 선양(瀋陽) 자동화 연구소 산하 ‘정보 서비스 및 지능형 제어 기술 연구실’ 소속 3D전자인쇄 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 잉크젯 프린팅 공법으로 플렉시블 LIB(리튬 이온 전지)를 연구 개발하는데 성공했다.

연구팀이 개발한 플렉시블 LIB는 우수한 사이클링 성능을 보유하고 있어 통합 성형(Integrated molding)을 실현할 수 있는 동시에 원가가 저렴한 전지 모듈을 양산할 수 있다.

연구팀은 이번 연구를 위해 전지 에너지 저장 재료인 나노 티탄산 리튬 잉크(Lithium titanate ink)를 독자적으로 개발했다.

나노 티탄산 리튬 잉크는 평균 입자 직경이 100㎚이고, 농도는 15% 수준이라서 양호한 분산성과 최적의 인쇄 어댑터 성능을 보유하고 있다.

또한 전지 컬렉터는 두께가 15~50㎛에 달하는 플렉시블 그래핀 종이를 사용했기 때문에 인장 강도가 2MPa(메가 파스칼)에 달해 일반 인쇄 종이와 동일하다.

연구팀은 연구 과정 중 독자적으로 개발한 3D 전자 인쇄 설비는 인쇄 제어 정밀도가 1㎛, 인쇄 속도는 최고 900mm/s 수준인 것으로 나타났다.

연구팀은 멀티-젯 프린팅 기술을 이용해 리튬 티타 네이트(Lithium titanate), 바인더(Binder)를 플렉시블 그래핀 종이 컬렉터 상에 인쇄해 온라인 상의 120℃ 고체화 온도에서 전지 제조를 완성했다.

연구팀이 제조한 LIB는 1.5V 충전 및 방전 플랫폼을 보유하고 있으며 비용량은 180mAh/g, 10C 고배율에서 전지 용량 손실DL 15% 수준이며 우수한 사이클링 성능을 보유하고 있다.

연구팀이 잉크젯 인쇄 기술을 이용해 제조한 LIB는 전지의 플렉시블화, 마이크로화, 패턴화, 투명화를 실현할 수 있다. 연구팀은 멀티젯 다소재 인쇄 방법을 통해 전지의 통합 성형을 실현했다. 연구팀이 개발한 이 공법은 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)을 사용할 수 있어 저렴하게 전지 모듈을 양산할 수 있다.