대만 ITRI, 日 기업 손잡고 고용량 고체전지 개발

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리튬이온 배터리보다 발화 위험성을 낮춘 고체 배터리(Solid-State Battery) 개발 움직임이 빨라지고 있다.

일본 현지 언론 보도에 따르면 대만 국책연구기관인 산업기술연구소(ITRI)는 일본 기업과 협력해 향후 3년 내에 고체 리튬이온 배터리를 개발해 상용화할 계획이다.

ITRI는 기존 리튬이온 배터리보다 2배 에너지 밀도가 높은 1000와트아워퍼리터(Wh/l) 에너지 밀도를 갖는 고체 배터리를 개발하기 위해 핵심 전해질 재료를 개발 중이다.

보도에 따르면 ITRI는 이미 750Wh/l 에너지 밀도의 리튬이온 배터리를 개발하는 데 성공했다. 용량을 추가로 늘리기 위해 ITRI는 기계지능(MI) 기술을 활용해 시뮬레이션 하는 방법으로 재료 후보군을 좁히는 것으로 전해졌다.

이미 ITRI는 지난 2009년 배터리 내부에 열에 대한 흡수성이 높은 신소재를 추가해 내부 온도가 일정 온도 이상으로 높아지면 자동으로 배터리의 활동을 중지시켜 리튬이온 배터리의 화재와 폭발을 막는 기술인 'STOBA'(Self-Terminated Oligomers with hyper-Branched Architecture)를 개발한 바 있다.

대만 산업기술연구소(ITRI)가 개발한 리튬이온 배터리의 화재와 폭발을 막는 소재 기술인 'STOBA'를 장착한 배터리. (사진=ITRI)
<대만 산업기술연구소(ITRI)가 개발한 리튬이온 배터리의 화재와 폭발을 막는 소재 기술인 'STOBA'를 장착한 배터리. (사진=ITRI)>

액체 또는 젤 타입 전해질을 쓰는 리튬이온 배터리는 충격이나 압력이 가해질 경우 발화 위험성이 높아진다. 고체 배터리는 양극재와 음극재 사이에 고체 상태의 전해질을 사용, 기존 액체 전해질을 사용할 때보다 발화 위험성을 낮춘 것이 특징이다. 고온이나 고전압 환경에 노출되더라도 열화되지 않아 안전하다.

다만 고체 전해질의 특성상 액체보다 이온 이동이 원활하지 않아 기존 배터리와 비슷한 수준의 성능 확보가 어렵다. 때문에 업계에서는 고체 배터리의 이온 이동도와 수명, 출력 등을 개선하는데 주력하고 있다.

고체 배터리 개발에 가장 적극적인 업체는 일본 토요타다. 내부에 200여명의 기술 개발 인력을 확보하고 도쿄공대 등과 함께 황화물계 고체 배터리를 개발하고 있다. 지난 7월에는 토요타가 고체 전해질을 사용하는 전기차용 배터리 엔지니어링 양산 단계에 있으며 2022년 이전에 완성차에 탑재할 것이라는 보도도 나왔다.

정현정 배터리/부품 전문기자 iam@etnews.com