한국전기연구원, 공침법 이용 고체전해질 대량생산 기술 개발

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하윤철 연구원이 공침법을 이용해 만든 고체전지용 전해질을 보여주고 있다.
<하윤철 연구원이 공침법을 이용해 만든 고체전지용 전해질을 보여주고 있다.>

한국전기연구원이 고체전해질 대량생산 기술을 개발했다.

한국전기연구원(KERI·원장 직무대행 유동욱)은 하윤철 차세대전지연구센터 연구팀이 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 전고체전지용 황화물 고체전해질을 대량합성할 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

기존 대비 고체전해질 생산 원료비를 15배 이상 낮출 수 있어 전고체전지 상용화 관건인 '저가격'과 '대량생산' 문제를 동시에 해결한 성과로 평가된다.

기술 핵심은 '공침법'이다. 공침법은 습식공정의 하나로 서로 다른 이온을 수용액 또는 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법이다. 기존 리튬이차전지용 양극 소재를 대량생산할 때 많이 사용한다.

하 연구팀은 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 한번에 공침시키는 공정 개발에 성공했고, 이를 이용하면 황화리튬 없이 황화물계 고체전해질을 생산할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

전고체전지는 불연성 고체전해질을 이용해 화재 위험이 없고, 온도 변화나 외부 충격에도 안전한 전지다. 안전장치, 분리막이 필요 없어 고용량화, 소형화, 형태 다변화 등이 쉽다.

황화물 계열은 이온 전도도가 높고 연성이 우수해 고체전해질 소재로 가장 주목받고 있는 물질이지만 주원료인 황화리튬(Li2S) 가격이 비싸고, 다른 원료와 혼합할 때 사용하는 볼밀법은 에너지 소비량이 많아 단점으로 지적돼왔다.

KERI는 전고체전지 생산에서 활용까지 다양하게 응용 가능할 것으로 기대하고 있다. 국내외 특허 출원을 완료하고 수요기업을 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다.

하윤철 연구원은 “황화물계 전고체전지는 일본이 원천 소재기술을 선점하고 있어 우리는 고체전해질 제조공정 기술 우위로 시장경쟁력을 확보해야 한다”며 “기업으로 기술 이전 후 공정라인 확대와 고체전해질 양산을 추진하고, 이를 기반으로 전고체전지 상용화에 필요한 복합활물질, 이온전도분리막, 극판 및 셀 제조기술 개발을 이어가겠다”고 말했다.

창원=임동식기자 dslim@etnews.com