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전기연구원 '전고체전지 상용화 핵심기술' 국내업체 이전

등록 2021.10.25 09:26:32

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기사내용 요약

‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’
기존 15분의 1 비용으로 고체전해질 제조 '획기적'
고체전해질의 저가격·대량생산화 문제 동시에 해결

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[창원=뉴시스] 홍정명 기자=한국전기연구원 하윤철 박사가 공침법을 통해 분리된 유기용매( 용기 내 위쪽)와 고체전해질(용기 내 아래, 열처리 전 상태)이 든 용기를 들어보이고 있다.(한국전기연구원 제공)2021.10.25. photo@newsis.com

[창원=뉴시스] 홍정명 기자 = 한국전기연구원(이하 KERI)은 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발한 '황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술'을 국내 전기·전자 재료분야 및 리튬이차전지용 실리콘 음극재 전문업체인 대주전자재료㈜(대표 임일지)에 기술이전했다고 25일 밝혔다.

황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 쉽다는 장점이 있으나, 주원료인 황화리튬(Li2S) 가격이 비싸고, 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 '볼밀법'을 사용하는 단점이 있다.

이러한 이유로 결과물도 소량 생산에 머물러 있고, 100그램당 가격이 수백만 원에 달했다.

이를 해결하기 위해 개발한 하 박사팀의 기술은 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 '공침법(Co-precopitation method)'이라는 간단한 용액 합성(One-pot) 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산하는 세계 최초의 성과라고 KERI는 강조했다.

공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법으로, 리튬이차전지용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다.

연구팀은 꾸준한 노력으로 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했고, 이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질 제조에 성공했다.

순수 원료비 기준으로, KERI의 제조 방식은 기존 대비 15분의 1 수준으로 저렴하고, 볼밀법과 같은 고비용·고에너지 공정을 거치지 않아도 된다는 점을 고려하면 비용 절감 효과는 훨씬 크다.

기술이전을 받은 대주전자재료㈜는 오는 2022년까지 제2공장 부지에 파일럿(pilot) 생산 시설을 구축하는 등 고체전해질 양산 제조를 위한 시설 투자를 확대할 계획이다.

또, 지난 9월 수주한 '소·부·장 강소기업100' 과제를 통해 전고체전지용 리튬 금속(Li metal) 음극을 대체할 수 있는 다양한 실리콘 소재를 개발해 2025년 이후 본격화할 것으로 예상되는 '전고체전지 시장' 선도를 목표로 하고 있다.

KERI 하윤철 박사는 "전고체전지 상용화의 관건인 고체전해질의 ‘저가격’과 ‘대량생산’ 이슈를 동시에 해결할 수 있는 성과"라며 "이번 기업체 기술이전을 통해 고체전해질의 양산화가 이루어질 것이고, 꿈의 배터리로 불리는 전고체전지의 상용화에 주도적인 역할을 하게 될 것"이라고 강조했다.


◎공감언론 뉴시스 hjm@newsis.com

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