SK온 ‘꿈의 배터리’ 난제 풀 연구 성과 공개

이 시간 주요기사

뉴스 > #E fact > 전기·전자·통신

초고속 광소결 기술·LMRO 양극재 논문, 국제 학술지에 게재
고체전해질 제조 기술 고도화·전고체 배터리 수명 개선 기대

김기찬 기자 기자페이지 + 입력 2025-01-13 11:31:01

▲ SK온 연구가 표지논문으로 실린 학술지 ‘ACS 에너지 레터스’ 표지. SK온

SK온이 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리에 대한 연구 개발에서 성과를 나타내고 있다. 전고체 배터리 제작 과정에서 발생할 수 있는 취약점을 해소할 방안을 SK온 연구진이 개발한 것이다.

SK온은 국내 유수 대학·기관과 함께 진행한 전고체 배터리 연구개발 과제의 결과물이 담긴 논문이 최근 국제 학술지에 연이어 게재됐다고 13일 밝혔다. 일부 연구 결과에 대해서는 국내·외 특허 출원도 완료했다.

그중 SK온이 한국세라믹기술원 김진호 박사 연구팀과 함께 진행한 연구는 에너지·화학 분야의 저명한 학술지인 ‘ACS 에너지 레터스’에 표지 논문으로 실렸다. 논문 저자 9명 중 6명이 SK온 구성원이다.

이 연구는 초고속 광(光)소결 기술을 적용한 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정 고도화가 핵심이다. 광소결은 강한 빛 에너지를 순간적으로 가해 분말 입자의 결합을 촉진시켜 강도·내구성 등이 향상된 고체 덩어리를 만드는 공정으로 인쇄 회로 기판 공정에 주로 활용되는 광소결 기술을 배터리 제조에 접목시킨 획기적인 연구라는 평가를 받았다.

전고체 배터리는 현재 사용되는 리튬 이온 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리로 알려져 있다. 고체 전해질 종류는 황화물계·산화물계·고분자계로 나뉜다.

이 중 산화물계 전해질 소재는 리튬이온 이동 경로와 기계적 강도 증가를 위해 일반적으로 1000도 이상의 고온 및 10시간 이상의 열처리 공정을 요구하는데 제조 원가 부담과 함께 소재의 취성 파괴(재료가 파괴될 때 변형 없이 갑자기 부서지는 현상)와 같은 취약점이 대두됐다.

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

초고속 광소결 기술로 제조된 산화물 내부에 고분자 전해질을 포함하는 고분자-산화물 복합전해질도 성공적으로 구현했다. 실험 결과 이 전해질이 적용된 배터리는 우수한 수명 특성을 나타냈다.

SK온은 망간리치(Li-and Mn-rich layered oxidesžLMRO) 양극재의 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과도 공개했다. 서울대학교 이규태 교수 연구팀과 진행한 이 연구는 에너지 소재 분야의 권위 있는 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’의 표지 논문으로 작년 12월 발간됐다.

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 방법도 찾아냈다.

박기수 SK온 R&D 본부장은 “이번 성과는 SK온의 적극적 연구개발과 뛰어난 기술 역량이 학계·기관의 전문가들과 시너지를 만들어 이뤄낸 것”이라며 “차세대 배터리 분야를 선도하기 위해 연구개발에 더욱 매진하겠다”고 말했다.

김기찬 기자 gckim@skyedaily.com 기자페이지 +

후원하기

정기 후원
일반 후원
무통장입금: 하나은행 158-910019-39504 스카이데일리
시대의 금기를 깨는 정론지 스카이데일리는
여러분의 후원으로 만들어집니다.

정기 후원 독자께는
스카이데일리가 주최하는 각종 행사에
초대, 할인 혜택 등을 드립니다.

매월 5만 원 이상 정기 후원 독자께는
스카이데일리 신문과
스카이데일리가 발행하는 최신 단행본을
보내드립니다.