“꿈의 배터리 성큼”…韓, 단입자 전고체전지 양극재 개발

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“꿈의 배터리 성큼”…韓, 단입자 전고체전지 양극재 개발

디지털데일리 발행일 2023-07-25 10:36:02

김도현 기자

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고출력·장수명 양극재 입자 설계

단입자 NCM양극재의 내부 구조 모식도 및 용량 특성 그래프 [사진=KETI]

[디지털데일리 김도현 기자] 국내 연구진이 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체전지 핵심 소재를 개발했다. 상용화에 한 걸음 다가설 것으로 기대된다.

25일 한국전자기술연구원(KETI)은 전고체전지의 높은 충전 및 수명 특성이 있는 양극재 제조 기술을 개발했다고 전했다.

전고체전지는 기존 리튬이온전지의 양극과 음극 사이를 채우고 있는 액체 전해질을 고체로 바꾼 제품이다. 폭발 위험이 없어 안전하면서도 기존 전지 대비 에너지 밀도가 높아 상용화를 위한 글로벌 기술 경쟁이 치열한 상황이다.

양극재의 경우 배터리 용량과 출력을 결정짓는 소재지만 전고체전지 부문에서는 고체전해질 연구에 집중됐다.

KETI 차세대전지연구센터 조우석 박사(수석연구원)팀은 니켈·코발트·망간(NCM) 양극재 입자를 소입경(입자크기 5μm)의 단입자 형태로 만드는 기술을 확보해 전고체전지에 특화된 최적의 양극재 설계 환경을 구현했다.

NCM 양극재 내부 구조를 단일 입자로 제작할 시 기존 다입자 형태 경계면에서 발생했던 저항을 최소한으로 줄일 수 있는 데다 소입경화를 통해 양극재 표면에서 중심까지의 리튬이온 이동 거리를 단축하고 전달 속도를 높일 수 있다.

아울러 단입자 양극재 물질은 다입자에 비해 입자 강도가 높아 반복적인 충·방전을 하더라도 입자 균열(크랙)이 거의 발생하지 않아 장수명에도 유리하다.

KETI 차세대전지연구센터 유지상 센터장은 “자체 보유한 양극재 제조 기술을 융합해 기존 리튬이차전지 2배 수준의 전극 용량에 6분 동안 85% 이상 충전이 가능한 양극 극판 기술을 확보하는 등 전고체전지 분야 초급속 충전 기술을 선도하고 있다”면서 “해외 선진국을 앞서는 핵심 기술을 지속 발굴해 전고체전지 상용화에 주력할 것”이라고 밝혔다.