KERI, '전고체전지' 저비용 대량생산 기술 개발

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박준우 연구원과 김민주 연구원이 특수 습식합성법으로 고체전해질을 만들고 있다.
<박준우 연구원과 김민주 연구원이 특수 습식합성법으로 고체전해질을 만들고 있다.>
📁관련 통계자료 다운로드리튬이온전지와 전고체전지 비교

국내 연구진이 전고체전지용 고체전해질을 저비용으로 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

한국전기연구원(KERI·원장 최규하)은 박준우 선임연구원을 포함한 KERI 차세대전지연구센터 연구팀이 고체전해질 제조 원가를 낮출 수 있는 '특수 습식합성법'과 고체전해질 에너지밀도를 높일 수 있는 '최적 함침 기술'을 동시에 개발했다고 8일 밝혔다.

두 기술을 활용하면 기존 대비 10분의 1 비용으로 고체전해질을 대량 생산할 수 있다.

전고체전지는 양극과 음극에 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌 고체로 만든 전지다. 화재 위험이 없고, 온도 변화나 외부 충격을 차단하는 분리막을 비롯해 안전장치도 필요없다. 이로 인해 전지의 고용량화, 소형화, 형태 다변화 등이 용이하다.

고체전해질은 고에너지 볼밀링 공정을 이용한 건식합성법과 화학반응을 이용한 습식합성법으로 만든다. 습식합성은 공정이 간단하지만 이온전도도가 낮고, 건식합성법은 이온전도도는 높지만 공정이 복잡하다.

연구팀이 개발한 '특수 습식합성법'은 비싼 고순도 원료 대신 저렴한 가격의 저순도 원료에 특수 첨가제를 이용, 고체전해질을 최적으로 합성하는 기술이다. 습식과 건식의 장점만을 결합해 공정이 간단하고, 고성능 고체전해질을 대량 생산할 수 있다.

리튬이온전지와 전고체전지 비교.
<리튬이온전지와 전고체전지 비교.>

'최적 함침 기술'은 용량을 결정짓는 전지 양극(+)에 고체전해질을 균일하게 분산해 높은 에너지밀도를 지닌 전고체전지를 만들 수 있게 해준다. 기존 액체 전해질 기반 리튬이온전지 생산라인을 그대로 활용할 수 있다.

연구팀은 전고체전지 대형화, 전기차용 전고체전지, 에너지저장장치(ESS) 응용 등을 타깃으로 기술사업화를 추진할 계획이다.

박준우 연구원은 “전고체전지 상용화를 앞당길 수 있는 저가 고체전해질 소재 합성기술”이라며 “정부 리튬기반 차세대 이차전지 성능 고도화와 제조기술 개발에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

이 기술 개발은 KERI 자체 정부출연금사업(과제명: 고에너지밀도 리튬전고체전지용 고체전해질 기반 원천소재기술 개발)으로 수행됐다. 연구 성과는 '네이처' 자매지 '사이언티픽 리포트'에 실렸다.

창원=임동식기자 dslim@etnews.com