리튬이온 전지는 축전 디바이스로서 폭넓게 보급되고 있어, 대형 전원으로부터 소형 전원, 플렉시블 디바이스 등, 향후 점점 시장 규모 확대·다양화에 수반하는 요구에 응하기 위해, 온 디맨드 제조 기술이 요구되고 있다.그러나, 온 디맨드 가공 기술로서 주목을 끄는 3D 프린트에 관해서는, 지금까지 실온에서의 고체 리튬 이온 전지의 제작은 곤란해지고 있었다.

　한편, 본 연구 그룹은 난연성·난휘발성·저융점(실온에서 액체)의 특성을 가지는 리튬 이온 전도성 이온 액체를 산화물 나노 입자와 혼합하여 고체상(의사 고체)로 하고, 그것 를 전해질에 이용함으로써, 전고체 전지와 같은 높은 안전성을 갖는 「의사 고체 리튬 이온 전지」의 개발을 진행시켜 왔다.이번 연구에서는, 의사 고체 전해질 재료에 자외선으로 경화하는 수지를 혼합함으로써, 광조형 방식에 의한 3D 프린트가 가능하다는 것을 발견했다.

　이 전해질 잉크 재료와 정극·음극 잉크 재료를 사용해, 3D 프린트만으로 의사 고체 리튬 이온 전지를 제작하는데 성공했다.제작한 전지는 안정적으로 100회 이상의 충방전 동작이 가능한 것이 실증되었다.

　이번에 개발한 기술에서는 실온에서 몇 분 안에 리튬 이온 전지를 3D 프린트 조형할 수 있기 때문에, 예를 들어 폴리머 등의 열에 약한 소프트 머티리얼 상에서도 직접 프린트 제조가 가능하며, 3D 프린터의 설계에 의해 임의의 크기 임의의 형상의 고체 리튬 이온 전지를 온 디맨드로 제조할 수 있다.차량 탑재 전원으로부터 웨어러블 디바이스까지, 고체 리튬 이온 전지의 폭넓은 요구에 적용될 것으로 기대된다.

논문 정보:【Dalton Transactions】A photo-curable gel electrolyte ink for 3D-printable quasi-solid-state lithiumion batteries