초고속 광소결 기술 적용·망간리치 양극재?
 | | SK온은 최근 국내 유수 대학·기관과 진행한 전고체 배터리 연구개발과제 결과물이 논문으로 작성돼 연이어 국제 학술지에 게재됐다고 밝혔다. ACS Energy Letters 표지에 있는 SK온의 연구 결과. /SK온 |
[더팩트ㅣ최의종 기자] SK온이 전고체 배터리 연구개발 성과를 발표하며 차세대 기술력 강화에 박차를 가한다. SK온은 최근 국내 유수 대학·기관과 진행한 전고체 배터리 연구개발과제 결과물이 논문으로 작성돼 연이어 국제 학술지에 게재됐다고 13일 밝혔다. 일부 연구 결과는 국내외 특허 출원을 완료했다. SK온은 한국세라믹기술원 김진호 박사 연구팀과 초고속 광소결 기술을 적용한 고분자·산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정 고도화를 연구했다. 광소결은 강한 빛 에너지를 순간적으로 가하며 분말 입자 결합을 촉진해 강도, 내구성 등이 향상된 고체 덩어리를 만드는 공정이다. 인쇄 회로 기판 공정에 주로 활용되는 광소결 기술을 배터리 제조에 접목한 획기적인 연구라는 평가가 있다. 해당 연구를 다룬 논문은 에너지·화학 분야 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'에 표지 논문으로 실렸다. 논문 저자 9명 중 6명이 SK온 구성원이다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리로 이른바 '꿈의 배터리'로 불린다. 고체 전해질 종류는 크게 황화물계와 산화물계, 고분자계로 나뉜다. 산화물계 전해질 소재는 리튬이온 이동 경로·기계적 강도 증가를 위해 일반적으로 1000도 이상의 고온·10시간 이상 열처리 공정을 요구한다. 하지만 제조 원가 부담과 더불어 소재· 취성 파괴(변형 없이 갑자기 부서짐)와 같은 취약점이 대두되며 대면적화가 과제로 여겨졌다. SK온은 빠른 속도와 저온 열처리가 특징인 광소결 기술을 해법으로 제시했다고 설명했다. 빛 에너지의 손실을 최소화하는 유색 무기 안료를 발견해 산화물 전해질 소재에 적용했다. 선택적으로 수초 안에 열처리를 가능하게 하는 초고속 광소결 기술을 활용했다. SK온은 망간리치(LMRO) 양극재 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과도 공개했다. 서울대학교 이규태 교수 연구팀과 진행한 연구는 지난달 에너지 소재 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)' 표지 논문으로 발간됐다. LMRO 활물질의 열화 메커니즘을 규명해 성능 위주로 다룬 기존 연구와 차별됐다는 평가를 받는다. LMRO 양극재는 니켈, 코발트보다 저렴한 망간이 기반으로 원가적 이점이 크다. 업계는 전고체 배터리 적용 가능성을 연구해 왔다. SK온은 고온·고전압 조건 아래 충·방전 중 LMRO 활물질에서 발생한 산소)가 황화물계 고체 전해질을 산화해 열화가 발생하는 현상을 여러 분석으로 규명했다. 산소 발생을 저감하는 특수 코팅재를 적용해 배터리 수명을 개선하는 방법도 찾아냈다고 전했다. SK온은 도전적인 기술 탐색과 다양한 파트너십을 통해 제조 공정·소재 혁신을 이끌고 차세대 배터리 경쟁력을 키운다는 전략이다. 고분자·산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류 전고체 배터리도 개발 중이다. 각각 2027년, 2029년 상용화 시제품을 생산한다는 목표다. 박기수 SK온 R&D(연구개발) 본부장은 "적극적 연구개발과 뛰어난 기술 역량이 학계·기관 전문가와 시너지를 만들어 이뤄낸 것"이라며 "차세대 배터리 분야를 선도하기 위해 연구개발에 더욱 매진하겠다"고 말했다. bell@tf.co.kr | 
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