미래 사물인터넷이나 센서 등에 사용되는 이차전지는 정형화된 형태가 아니라 각각에 맞는 소자 등에 따라 다양한 크기에 정교한 구현이 필요하게 된다. 때문에 이들 미래 작업에 필요한 전지 소재는 좀 더 간편하면서도 비용을 줄인 제품으로 개발이 필요하다는 목소리가 높았다.

이렇게 정교한 형태로 원하는 모양대로 만들어내기 위해, 3D 프린팅으로 전지를 제작하는 기술이 전 세계적으로 주목받고 있다.

특히 국내에서 착용형 기기 등에 필요한 3D 프린팅용 전지 소재를 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국화학연구원 최영민·김태호 박사팀과 경희대학교 정선호 교수팀은 이 세 부분 중 그동안 기술 개발이 더뎠던 집전체 소재를 개발했다고 26일 밝혔다.

3D 프린팅용 전지는 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지가 꼽힌다. 연구팀은 이 전지 안에 들어가는 집전체 소재를 개발했다. 이차전지의 핵심 부품인 집전체는 자를 뽑아내 이동할 수 있도록 연결해주는 소재다.

3D 프린팅으로 제작이 가능하려면 전지는 집전체, 전극, 전해질 등의 구성 성분 모두 3D 프린팅이 가능한 잉크 소재여야 한다.

이를 위해 연구팀은 △나노미터(nm)와 마이크로미터(μm) 사이즈의 니켈(Ni) 입자 △소량의 고분자 소재(PVP, 비닐피롤리돈의 직쇄중합물) 등을 혼합해 전기전도성과 고전압·안정성 모두 높은 3D 프린팅용 금속 잉크 소재를 개발했다.

연구팀이 만들어 낸 잉크 소재는 프린팅된 후 1천초 분의 1이라는 매우 짧은 시간 동안 빛을 쬐어주면 잉크 속 나노미터(nm)와 마이크로미터(μm) 사이즈의 니켈(Ni) 입자들이 서로 연결되며, 전기전도성이 극대화된다.