SK온 '꿈의 배터리' 전고체에 한발 더···핵심소재 개발

단국대와 新고체 전해질 특허 출원
배터리 용량·충전속도 향상 가능

SK온과 단국대가 공동 개발한 산화물계 신(新) 고체 전해질 연구 결과를 담은 세계적 저명 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(AFM)’의 표지. 사진 제공=SK온

[서울경제]

SK온이 차세대 ‘꿈의 배터리’라고 불리는 전고체 배터리에 필요한 산화물계 신(新)고체 전해질 공동 개발에 성공했다. SK온이 이번에 개발한 고체 전해질은 내부에서 리튬이온의 이동 속도가 크게 개선돼 배터리 용량 증가와 고속 충전이 가능해질 것으로 기대된다.

SK온은 31일 박희정 단국대 신소재공학과 교수 연구팀과 공동 개발한 산화물계 고체 전해질 관련 연구 결과가 세계적으로 저명한 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’의 표지 논문에 게재됐다고 밝혔다. SK온과 단국대 공동 연구팀은 해당 기술에 대한 국내외 특허 출원도 완료했다.

연구팀이 개발한 고체 전해질은 리튬·란타넘·지르코늄·산소(LLZO)의 첨가물을 조정해 리튬이온 전도도를 기존보다 70% 개선시켰다. 리튬이온 전도도는 전해질 내 리튬이온의 이동 속도다. 이 속도가 향상될수록 배터리 출력은 커지고 고속 충전도 할 수 있다.

통상 리튬이온 전도도가 높아지면 안정성이 떨어지만 SK온과 단국대 공동 연구팀은 LLZO의 미세 구조를 균일하게 제어하는 기술로 이를 극복했다. 고체 전해질은 일반적으로 수분과 이산화탄소에 취약해 대기 중에 장시간 노출되면 전해질 기능이 하락하지만 이 고체 전해질은 매우 우수한 안정성을 보였다는 게 SK온 측 설명이다.

SK온이 3월 인터배터리 전시회에서 공개한 고분자 복합계 전고체 배터리 개발품. 사진 제공=SK온

배터리 용량도 크게 늘릴 수 있다. 액체 전해질을 사용한 리튬이온배터리(LiB)의 최대 사용 전압은 최대 4.3V이지만 산화물계 고체 전해질을 사용할 경우 최대 5.5V까지 늘어난다. 이를 배터리 제작에 적용하면 이론적으로는 배터리 용량을 최대 25% 늘릴 수 있다.

최경환 SK온 차세대배터리연구센터장은 “이온 전도도와 대기 안정성을 모두 갖춘 이 고체 전해질은 고품질의 전고체 배터리를 만들기 위한 혁신 기술로 파급효과가 매우 클 것”이라며 “SK온은 압도적인 미래 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대 배터리 분야의 성장 기회를 선점해 나가겠다”고 말했다.

서민우 기자 ingaghi@sedaily.com