韓, 전고체전지 조기 상용화 `성큼`...KERI, 간단 합성법 개발

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韓, 전고체전지 조기 상용화 '성큼'...KERI, 간단 합성법 개발

디지털데일리 발행일 2023-05-15 09:45:38

김도현

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고체전해질 저가 대량생산 방식 발견

[디지털데일리 김도현 기자] 국내 연구진이 ‘꿈의 배터리’ 전고체전지 조기 상업화를 가능케 할 기술을 찾았다. 가격과 양산성을 한 번에 잡을 것으로 기대된다.

15일 한국전기연구원(KERI) 2차전지연구단 박준호 박사팀은 고가 황화리튬은 물론 첨가제 없이 고순도 고체전해질을 만들 수 있는 ‘간단 합성법(One-pot)’을 개발했다고 발표했다.

전고체전지는 기존 리튬이온배터리 소재인 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 것이 가장 큰 특징이다. 이를 통해 화재나 폭발 위험을 낮추고 에너지 밀도를 높일 수 있다.

고체전해질 제조법은 고에너지 볼 밀링(ball milling) 공정을 통한 ‘건식 합성법’과 용액의 화학 반응을 활용하는 ‘습식 합성법’이 있다. 연구팀은 공정 스케일업 및 양산화 관점에서 유리한 습식 합성법에 집중했고 용매 내에서의 최적 합성 반응을 통해 고순도 고체전해질을 생산하는 데 성공했다.

해당 성과의 의미는 고가 황화리튬을 사용하지 않아도 된다는 점이다. 황화리튬은 고제전해질 재료 비용의 95%를 차지할 정도로 비싸다. 또한 습식 합성과정에서 황화리튬이 미반응 불순물로 남아 배터리 성능 저하 원인이 되는 경우도 종종 발생한다. 일부 황화리튬을 사용하지 않는 합성법이 제안되기도 했으나 비싼 첨가제를 추가로 사용해야 하거나 잔존 불순물이 발생하는 등 문제가 있었다.

이번에 KERI가 개발한 방식은 어떠한 첨가제나 추가 공정 없이도 양질의 고체전해질 제조를 가능케 한다는 설명이다. 비용은 기존 황화리튬을 사용했던 것 대비 25분의 1 수준으로 절감할 수 있고 시간도 줄일 수 있는 것으로 전해진다. 고체전해질 양산화가 실현될 수 있다는 의미다.

박준호 박사는 “연구원에서 수년간 축적해 온 고체전해질 제조 노하우를 기반으로 유기 용매 내에서 시작물질의 최적 화학반응 조합을 통해 고순도의 고체전해질을 쉽고 간단하게 제조할 수 있는 방식을 찾았다”면서 “(전고체전지 상용화의) 큰 난관인 가격 경쟁력과 대량생산 이슈를 모두 해결할 수 있을 것”이라고 말했다.