아이엘사이언스, 전고체 배터리용 '리튬 음극 시트 형성 기술' 특허 출원

아이엘사이언스가 차세대 전고체 배터리 상용화를 앞당길 '리튬 음극 시트(sheet) 형성 기술'을 개발해 특허출원을 완료했다고 5일 밝혔다.

가천대 차세대 배터리 연구개발(R&D) 센터에 따르면 전고체 배터리의 대량생산을 하기 위해서는 배터리의 음극전류 집전체로 사용되는 구리 포일 위에 리튬막을 증착할 수 있는 기술이 필요하다. 이 기술은 △구리 포일과 리튬 포일을 함께 압연(라미네이션) △리튬 소스를 증발시켜 구리 포일 위에 증착하는 열 증발 증착법이 있다.

하지만 압연 방식은 롤투롤 공정 기반으로 대량생산에 적합하지만 마이크로미터 수준의 얇은 리튬막 형성에는 어려움이 있다. 또 열 증발 증착법은 다양한 나노미터 두께의 리튬막 형성에는 유리하지만, 압연 방법에 비해 공정이 복잡하고 초기 설비 투자 및 유지보수 비용이 크다는 단점이 있다.

아이엘사이이언스가 특허 출언한 기술은 4단계를 통해 이차전이용 리튬 음극 시트를 형성한다. 4단계는 △1단계 라미네이션 방법을 이용하여 기판/음극 물질/기판으로 구성되는 제1시트 제조 △2단계 제1시트를 가열하여 분리함으로써 두 개의 기판/코팅층으로 구성되는 제2시트 생성 △3단계 분리된 제2시트의 기판/코팅층에서 노출된 코팅층의 표면에 보호층을 형성 △4단계 보호층이 형성된 제2시트의 표면을 평탄화 하거나 두께를 조절해 완성하게 된다.

앞서 아이엘사이언스는 가천대학교와 '금속 리튬(Li) 기반 음극 혁신소재 및 전고체전지 시스템' 개발을 위한 산학협력 협약을 체결한 바 있다. 이차전지 분야 석학인 윤영수 교수가 이끌고 있는 전지 및 에너지 변환 연구소(EML)의 연구 성과물들이 아이엘사이언스로 이관돼 차세대 전고체 배터리의 실효적 구현을 위한 공정 개발에 핵심적 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

아이엘사이언스 관계자는 "산학협력의 일환으로 고재환 박사를 영입해 아이엘사이언스가 설립한 '가천대 차세대 배터리 R&D센터' 센터장을 맡겼다. 고박사는 가천대에서 신소재 공학 박사 취득 후 주성엔지니어링, GS나노텍, 참엔지니어링을 거쳐 가천대 EML에서 박사 후 연구원으로 활동하며 국내외 유명학술지에 다수의 논문을 게재한 이차전지 분야 권위자"라고 전했다.

한편 'SNE리서치'에 따르면 전고체 배터리를 탑재한 자동차의 비율은 2024년 2%에서 2030년 10%로 증가할 것으로 전망되고 있다. 또한 일본 시장조사업체 '후지경제'는 2035년 전고체 배터리 시장규모가 32조6000억원에 이를 것으로 예측했다.

김건우 기자 jai@mt.co.kr