아이엘사이언스, 리튬이온 배터리 수명 연장 및 성능개선 기술관련 특허 출원

스마트 광학솔루션 전문기업 아이엘사이언스가 '리튬 전이 금속 산화물을 이용한 리튬 덴드라이트 억제 방법 및 효과(A Method of Prevention Lithium Dendrites Using Lithium Transition Metal Oxide and Its Effects)'에 대한 특허를 출원했다고 2일 밝혔다.

현재 사용되는 리튬이온 배터리는 리튬이온을 흑연이나 실리콘에 저장하는 특징이 있다. 에너지 밀도면에서 새로운 음극재 개발이 진행되었고 흑연 등 기존 음극재가 대체되고 있으며, 리튬 금속이 이론적으로 최종적인 음극재로 간주되고 있다. 리튬 금속을 음극으로 사용하는 배터리는 기존 흑연에 비해 가벼워 음극재의 무게와 부피를 줄일 수 있으며 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.

리튬 금속이 이론적으로 최종적인 음극재임에도 불구하고 상용화되지 못한 이유 중 하나는 리튬 금속을 사용할 때 '리튬 덴드라이트'가 형성되기 때문이다. '리튬 덴트라이트'는 충방전시 금속 리튬이 성장하면서 미세한 선 모양의 덩어리가 형성되는 현상인데 이 덴드라이트의 불균형 형성이 배터리의 수명과 성능을 저하시킨다.

이번 아이엘사이언스의 특허는 리튬 금속 음극과 맞닿는 음극 집전체인 구리 집전체의 표면에 리튬 전이 금속 산화물을 코팅하여 덴드라이트의 형성을 억제하거나 불균일하게 형성되는 빈도를 줄이는 기술이다.

아이엘사이언스 관계자는 "수지상 결정이라고 불리는 '덴드라이트'는 너무 크게 자라나면 양극과 음극을 분리하는 분리막을 뚫게되어 내부단락이 일어나고, 전지를 가로질러 흐르는 전류가 급격히 증가해 화재의 원인이 되기도 한다. 이 기술은 불균형하게 형성되는 덴드라이트를 억제하는 신기술이다"라고 설명했다.

이어 "이번 발명으로 기존 배터리의 구성요소와 구조에서 벗어나지 않고 리튬 금속을 음극으로 사용하는 배터리의 수명을 연장시키고 성능을 개선할 수 있어서 이번 신기술이 폭넓고 빠르게 적용될 것으로 기대한다"라며 "현재 음극재 생산량의 84%가 중국에서 생산되고 있는데, 리튬 금속 음극의 적용은 음극재 국내 생산점유율의 상승을 이끌어 낼 수 있다"라고 덧붙였다.

김건우 기자 jai@mt.co.kr