SK온, 新고체전해질 개발 성공…전고체 배터리 경쟁력 강화

▲SK온이 지난 3월 인터배터리 전시회에서 공개한 전고체배터리 개발품

[에너지경제신문 나광호 기자] SK온과 박희정 단국대 신소재공학과 교수 연구팀이 공동 개발한 산화물계 고체전해질 관련 연구결과가 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 표지논문에 게재됐다. 31일 관련업계에 따르면 SK온과 단국대 연구팀은 국내·외 특허도 출원했다.

이 고체전해질은 산화물계 고체전해질 소재 Li-La-Zr-O(LLZO)의 첨가물질 조정을 통해 리튬이온전도도를 기존보다 70% 개선하는 등 세계 최고 수준으로 높인 것이 특징으로, 미세구조를 균일하게 제어하는 기술로 대기 안정성도 높였다. 액체전해질을 사용한 리튬이온배터리(LiB)의 최대 사용 전압은 4.3V 수준이지만, 산화물계 고체전해질을 사용할 경우 최대 5.5V까지 향상된다. 이를 배터리 제작에 적용할 경우 이론적으로 용량을 최대 25% 늘리는 것도 가능하다. 현재 NCM 양극재를 기반으로 하는 전고체배터리 외에도 차세대배터리로 꼽히는 리튬-황 배터리와 리튬-공기 배터리를 전고체화할 수 있는 소재로도 활용 가능하다.

SK온이 개발 중인 고분자-산화물 복합 전고체배터리에도 적용할 수 있다. 산화물계 고체전해질은 고분자계보다 기계적 성질이 우수해 덴드라이트 현상을 억제하는 등 기존 고분자 전고체배터리의 한계를 극복할 수 있기 때문이다. 이를 차세대배터리에 적용한다면 화재 안전성과 장거리 주행 가능성을 충족시킬 수 있다는 분석도 나오고 있다.

최경환 SK온 차세대배터리연구센터장은 "이온전도도와 대기안정성을 모두 갖춘 이 고체전해질은 고품질의 전고체배터리를 만들기 위한 혁신 기술로 파급효과가 매우 클 것"이라며 "압도적인 미래 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대배터리 분야의 성장 기회를 선점해 나가겠다"라고 말했다.

한편, SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체배터리를 개발하고 있다. 두 종류 모두 2026년 초기 단계의 시제품을 생산하고, 2028년 상용화하는 것을 목표로 하고 있다. 현재 대전 배터리연구원에 건설 중인 차세대배터리 파일럿 플랜트는 내년 완공 예정이다.


spero1225@ekn.kr