[특징주] 삼화페인트, 韓 연구진 리튬금속전지 전해액 기술 개발 소식에 관련 특허 '부각'

삼화페인트 주가가 강세다. 카이스트(KAIST) 생명화학공학과 최남순 교수팀이 울산과학기술원(UNIST), 서울대, 고려대, 경상국립대와 공동연구로 세계 최고 수준의 고효율 고에너지밀도 리튬금속전지 전해액 기술을 개발했다는 소식에 최근 취득한 '리튬이차전지용 전해액 첨가제 제조' 특허가 부각되고 있어서다.

19일 오전 10시38분 기준 삼화페인트 주가는 전일 대비 710원(10.76%) 오른 7310원에 거래되고 있다.

이날 KAIST에 따르면 공동연구팀은 기존에 보고되지 않은 용매를 새롭게 디자인하고 합성한 전해액 용매와 전극-전해액 계면을 안정화시킨 첨가제 기술을 조합해 리튬금속전지의 고전압 수명을 늘이고 고속충전 특성을 획기적으로 높이는 데 성공했다.

리튬금속전지 수명을 장기간 유지하기 위해선 전해액의 이온 전달 성능뿐 아니라 전극 표면을 보호하는 것이 필수적이다. 이를 위해 전자를 주는 성질이 강한 리튬금속 음극과 전자를 빼앗으려는 전해액이 분해되지 않도록 전극과 전해액 사이에 보호층을 형성시키는 것이 관건이다.

공동연구팀은 구동상한 전압한계가 있는 용매와 달리 높은 충전전압에서 안정적으로 사용할 수 있는 새로운 용매를 합성, 이를 첨가제 기술과 접목해 상온에서 99.9% 효율로 200회 사이클을 실현했다.

또 완전충전-완전방전 조건에서 첫 사이클 방전용량 대비 200사이클 방전용량으로 용량 유지율을 측정한 결과 다른 전해액보다 5% 높은 75%를 기록했다.

특히 연구팀이 세계 최초로 합성한 환형 설폰아마이드 계열 용매 'TFSPP'는 기존 용매보다 우수한 고전압 안정성을 가져 전지 내부 가스 발생을 억제했다.

연구팀은 여기에 두 가지 이온성 첨가제를 적용, 리튬금속 음극에 형성된 보호층이 부피변화를 견디도록 설계했다. 이와 함께 전자방출 경향이 높은 첨가제를 적용해 양극 표면에 보호층을 형성함으로써 구조안정성을 향상시켰다.

이를 통해 개발한 새로운 구조의 고전압 용매는 전극을 보호하는 첨가제와 시너지를 일으켜 고전압 리튬금속전지 성능을 극대화시켰다.

최 교수는 "새로운 구조로 디자인된 TFSPP 용매는 기존 대비 열적 및 고전압 안정성이 우수하고 구동 중 전해액 분해를 최소화해 전지내부 압력 상승요인인 가스 발생을 억제한다"며 "TFSPP를 주 용매로 사용해 전지의 고온안정성을 개선하고 고전압 리튬금속전지 실용화를 위한 전해액 설계에 새로운 이정표를 제시했다"고 설명했다.

이 같은 소식에 지난 달 최남순 교수 연구실과 민간수탁과제를 통해 '리튬이차전지용 전해액 첨가제 제조' 특허를 취득한 삼화페인트에 매수세가 몰리고 있다.

삼화페인트는 다이알칸설포닐 아이소소바이드 화합물로 이뤄진 리튬이차전지용 전해액 첨가제를 안정적이고 고순도로 제조할 수 있는 신규 제조방법을 발명했다.

리튬이차전지에 사용되는 전해액 첨가제는 불순물인 염소 이온이 존재할 경우 배터리 성능을 저하한다. 해당 제조기술은 다이알칸설포닐 아이소소바이드 화합물의 염소 이온 농도를 줄여전기화학적 특성을 크게 향상한 것이 특징이다.

다이알칸설포닐 아이소소바이드는 리튬이차전지의 비수계 전해액에 함유시켜 전극 표면에 피막을 형성하는 작용을 하는 첨가제로, 배터리 안전성을 높이고 충전 시 전해질 분해에 의한 성능 저하를 막아 배터리 수명을 늘리는 물질이다.

이지운 기자 lee1019@mt.co.kr