전고체전지의 전해질을 싸고 빠르게 만든다 [1일IT템]

전기연구원, 간단한 합성법 개발
비싼 황화리튬 없이도 성능 좋아
공정시간도 절반 이상 줄어 들어

한국전기연구원 박준호 박사(왼쪽)과 허영준 연구원이 간단 합성법으로 만든 고체전해질 원료 용액과 열 처리 후 만들어진 고체전해질 분말을 들어 보이고 있다. 전기연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원(KERI) 이차전지연구단 박준호 박사팀이 전고체전지의 고체전해질을 싸고 빠르게 만드는 '간단 합성법'을 개발했다. 이 방법을 이용하면 원재료 비용의 95%를 차지하는 황화리튬은 물론 첨가제가 필요 없으며, 기존에 만드는 공정보다 절반 이상 시간을 단축할 수 있다.박준호 박사는 15일 "고체전해질에 들어가는 황화리튬이 ㎏당 1000만원이 넘는데, 이를 사용하지 않으면 재료비를 최대 25분의 1 수준으로 절감할 수 있다"고 말했다.

고체전해질 제조법은 고에너지 볼 밀링 공정을 통한 '건식 합성법'과 용액의 화학 반응을 활용하는 '습식 합성법'이 있다. 연구진은 공정의 스케일업 및 양산화 관점에서 유리한 습식 합성법에 집중했다.

기존 습식 합성법에서는 황화리튬이 반응하지 않고 불순물로 남아 셀 성능을 떨어뜨리는 경우가 발생한다. 박준호 박사는 "황화리튬의 품질을 높이기 위한 합성연구를 진행하던 중 고체전해질을 위한 원소까지 추가 투입해 한번에 만들어 보니 고순도의 고체전해질이 만들어졌다"고 설명했다.

한국전기연구원 박준호 박사팀이 간단 합성법으로 만든 고체전해질 원료 용액(왼쪽)과 열 처리 후 만들어진 고체전해질 분말(오른쪽). 전기연구원 제공

연구진이 개발한 간단 합성법은 기존 습식 공정 대비 황화리튬은 물론 어떠한 첨가제나 추가 공정 없이도 고순도의 고체전해질을 만들었다. 또 비용은 기존 황화리튬을 사용했던 재료비 대비 무려 25분의 1 수준으로 절감할 수 있다. 이와함께 제조 공정 시간도 줄었다. 현재 가장 많이 사용하는 건식 합성법은 2~3일 정도 걸리지만, 연구진의 합성법은 24시간 이내 정도로 단축했다.

박준호 박사는 "연구원에서 수년간 축적해 온 고체전해질 제조 노하우를 기반으로, 유기 용매 내에서 시작물질의 최적 화학반응 조합을 통해 고순도의 고체전해질을 쉽고 간단하게 제조할 수 있는 방식을 찾았다"고 말했다. 또한 "전고체전지 상용화의 가장 큰 난관인 가격 경쟁력과 대량생산 이슈를 모두 해결할 수 있을 것"이라고 전망했다.
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