- 신기술로 저비용 대량생산 구축 지원

[디지털데일리 김도현기자] 국내 연구진이 차세대 배터리로 불리는 ‘전고체전지’ 상용화를 앞당긴다. 저비용 대량생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

8일 한국전기연구원(KERI)은 박준우 박사팀이 ‘고체전해질 최적 함침 기술’을 개발했다고 밝혔다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 제품이다. 고체 전해질을 사용해 화재의 위험이 적고, 온도 변화나 외부 충격을 막기 위한 안전장치 및 분리막이 따로 필요하지 않다. 덕분에 전지의 고용량화, 소형화, 형태 다변화 등 사용 목적에 따라 다양하게 활용할 수 있다.

고체 전해질을 제조하는 방법은 고에너지 볼밀링 공정을 통한 ‘건식합성법’과 화학반응을 활용하는 ‘습식합성법’이 있다. 습식합성법은 건식합성법과 비교했을 때, 복잡한 공정 없이 고체 전해질을 대량으로 생산할 수 있어 많이 활용되고 있지만, 결과물의 이온 전도도가 상대적으로 낮다는 단점이 존재했다.
이번에 KERI가 개발한 성과는 독자적으로 개발한 고체 전해질 합성법은 낮은 순도의 저렴한 원료(출발물질)로도 성능이 뛰어난 고체 전해질을 대량생산할 수 있는 ‘특수 습식합성법’ 기술이다.

연구진은 최적의 합성을 가능하게 하는 첨가제를 통해 간단한 공정으로 대량생산이 가능한 습식만의 장점과 높은 이온 전도도를 가진 고체 전해질을 만들 수 있는 건식만의 장점을 모두 구현한 셈이다.

기존 합성법은 건식과 습식에 상관없이 비싼 고순도 원료를 활용해야 했지만, 신규 개발한 합성법은 10분 1 수준 원료로도 고성능 고체 전해질을 만들 수 있다.

아울러 KERI는 전고체전지용 양극의 대면적 생산과 생산비용 절감을 가능케 하는 ‘고체 전해질 최적 함침 기술’도 개발했다. 양극은 전지의 용량을 결정하는 요소다.

해당 기술은 액체 전해진 기반 리튬이온전지 양극을 제작하던 생산라인을 그대로 활용할 수 있다. 이를 통해 리튬이온전지 제조사도 일부 설비만 구축하면, 전고체전지 생산라인을 갖출 수 있다.

연구팀은 이번 성과가 전고체전지의 대형화 및 대량생산이 요구되는 전기차, 에너지저장장치(ESS) 등에서 활용될 것으로 기대한다. 현재 기술 사업화를 추진하고 있다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr