LCD 패널 형식의 3D프린터가 주류
금형의 대체는 물론, 다양한 제품의 정밀 모형, 생체 조직에서 집에 이르기까지 3D 프린터의 성형 적용 대상은 급속도로 확대되고 있다. 그리고 마침내, 고에너지 밀도의 전고체 배터리 제조에 이용하는 단계에 이르렀으며, 이미 양산은 시작되었다. 그렇다면 3D프린터에 의한 전고체 배터리 제조는 어떤 장점이 있으며 개발 및 제품화가 어디까지 진행되었는지에 대해 소개하겠다.
인쇄를 종방향으로 쌓아 올림으로써 다양한 형태의 물체를 만들어 낼 수 있는 3 차원(3D) 프린터. 이것을 사용해 마침내 축전지, 그것도 전고체 배터리를 만드는 시대가 도래하게 되었다.
최초의 시도는 2013년. 미국 하버드대학 등이 잉크 형태로 만든 양극 및 음극의 재료를 사용하여 인쇄 기술로 입체적인 인산철 리튬(LFP)계 리튬이온2차전지(LIB)를 제작한 것에 대해, 당시의 배터리 관련 연구자들은 적지 않은 충격을 받았다. 이를 계기로 미국의 각 대학, 스위스 및 영국, 중국, 일본 등에서 3D프린터를 사용한 LIB 등 축전지의 제조 기술 개발이 활발해졌다.
LIB등의 축전지를 3D프린터로 제조하는데 있어서 장점은 여러 가지가 있다. 구체적으로는 (1) 정부극이나 전해질 등 소자 구조의 설계 자유도가 높은 점, (2) 소자 구성의 다층화에 의해 에너지 밀도가 20~70% 향상된 점, (3) 전극의 3D화로 셀 하나의 용량과 방전 속도의 향상, (4) 대규모 양산과 다품종 소량 생산(온디맨드 생산)의 양쪽 모두에 대응 가능, (5) 제조 비용의 낮은 점 등을 들 수 있다.
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