SK온, ‘꿈의 배터리’ 전고체 신기술 잇따라 개발

제조 공정 고도화 등 R&D 성과
국제 학술지 표지 논문으로 발간

SK온이 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리에 대한 연구개발(R&D) 성과를 잇달아 발표했다.

SK온은 국내 대학·기관과 함께 진행한 전고체 배터리 연구개발 과제의 결과물이 담긴 논문이 최근 국제 학술지에 연이어 게재됐으며 일부 결과물은 국내외 특허 출원도 마쳤다고 13일 밝혔다.

SK온이 한국세라믹기술원 김진호 박사 연구팀과 함께 진행한 연구는 에너지·화학 분야 학술지인 ‘ACS 에너지 레터스’에 표지 논문으로 실렸다.

이 연구는 초고속 광(光)소결 기술을 적용한 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정 고도화 연구를 담았다. 광소결은 강한 빛 에너지를 순간적으로 가해 분말 입자의 결합을 촉진시켜 강도, 내구성 등이 향상된 고체 덩어리를 만드는 공정이다. 인쇄 회로 기판 공정에 주로 활용되는 이 기술을 배터리 제조에 접목시킨 획기적인 연구라는 평가를 받았다고 SK온은 설명했다.

전고체 배터리의 고체 전해질 종류는 크게 황화물계, 산화물계, 고분자계로 구분된다. 이 중 산화물계 전해질 소재는 리튬이온 이동 경로와 기계적 강도 증가를 위해 일반적으로 1000도 이상의 고온 및 10시간 이상의 열처리 공정을 요구한다.

연구진은 조사된 빛 에너지의 손실을 최소화하는 유색 무기 안료를 발견해 산화물 전해질 소재에 적용시켰다. 동시에 선택적으로 수 초 안에 열처리를 가능케 하는 초고속 광소결 기술을 활용, 최적의 균일성을 갖는 다공성 구조체를 만드는 데 성공했다.

SK온은 망간리치(LMRO) 양극재의 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과도 발표했다.

서울대 이규태 교수 연구팀과 진행한 이 연구는 지난달 에너지 소재 분야의 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’의 표지 논문으로 발간됐다. LMRO 활물질의 열화 메커니즘을 상세히 규명했다는 평가를 받는다.

SK온은 고온·고전압 조건 아래 충·방전 중 LMRO 활물질에서 발생한 산소가 황화물계 고체전해질을 산화시켜 열화가 발생하는 현상을 규명하고, 이를 해결하기 위해 산소 발생을 저감하는 특수 코팅재를 적용해 배터리 수명을 개선하는 방법을 발견했다.

김범수 기자 [e-mail]