씨아이에스와 상용화 위한 기술이전 체결

전자기술연구원이 개발에 성공한 전고체 배터리의 핵심인 고체전해질을 상용화에 나섰다.

한국전자기술연구원(KETI)은 씨아이에스와 전고체 배터리의 핵심소재인 황화물계 고체전해질의 상용화를 위한 기술이전 계약을 체결했다고 21일 밝혔다.

전고체 배터리는 리튬이차 배터리와 달리 액체 상태의 전해질 대신 불연성 고체전해질을 사용한 것으로 화재 위험이 없으면서도 현 리튬이온 배터리 에너지밀도의 한계를 두 배 이상 넘어설 수 있어 차세대 배터리로 주목받고 있다.

전해질은 배터리 4대 구성요소(양극재 음극재 분리막 전해질) 중 하나로 분리막을 통과해 양극의 이온을 이동시킴으로써 전류를 흐르게 하는 물질이다. 현재 리튬이온 배터리에는 액체 전해질이 사용되고 있는데 액체는 분리막 손상 시 양극을 만나게 해 단락을 일으켜 화재의 원인이 되고 있다.

고체 전해질은 이러한 단락 문제를 해결함으로써 양극에 더욱 우수한 소재를 사용할 수 있어 배터리 성능을 높일 수 있다.

전자기술연구원이 개발한 고체 전해질은 황화물계로서 물질 자체의 높은 이온전도도와 무른 연성으로 입자를 조밀하게 압착할 수 있어 이온 전도에 유리하기 때문에 고용량 대형 배터리 제조에 적합하다.

하지만 황화물계 고체전해질은 대기 노출 시 수분과 쉽게 반응해 황화수소 가스가 발생한다. 이는 소재 자체의 열화로 인한 배터리 성능 저하 및 제조 공정의 어려움으로 귀결돼 상용화에 걸림돌로 작용했다.

전자기술연구원 차세대전지센터(센터장 유지상 박사)는 기존 고체전해질의 양이온과 음이온을 조절한 특정 조성을 설계함으로써 고이온 전도가 가능하며, 대기 노출 시에도 황화수소 가스 발생량을 1/4 수준으로 낮춰 제조 공정의 어려움도 큰 폭으로 개선할 것으로 기대를 모으고 있다.

기술 개발을 주도한 조우석(책임연구원) 박사 팀은 “전기차의 차세대 에너지원은 전고체 배터리가 될 것이라 확신한다”며 “기술이전을 통해 고체전해질 소재의 빠른 상용화와 더불어 글로벌 경쟁 최전선에서 국산 기술이 세계를 선도하길 희망한다”고 말했다.

김영삼 원장은 “본 기술은 산업통상자원부가 지원한 국책과제를 통해 씨아이에스는 고체전해질 양산화 공정 개발, KETI는 신규 소재 기술 개발에 정진해 만들어낸 성과로 산·연 협력의 성공 모델이자 산업계에 KETI을 역할을 다시 한번 보여준 사례”라고 밝혔다.

이번 기술은 산업부 및 한국산업기술평가관리원의 소재부품기술개발사업, ‘0.8mS/cm급 고이온전도체막 및 대면적 셀 구현을 위한 고안전성 에너지저장 소자용 무기계 고체전해질 소재 기술 개발’의 일환으로 수행했다. 주관기업 씨아이에스, 참여기관 KETI이다.