벤츠 화재로 `전고체 배터리` 부상… LG엔솔·SK온 "상용화 개발 박차"

SK온이 지난달 승인받은 '전고체 전지를 위한 복합음극과 복합양극의 제조방법과 이를 포함하는 전고체 전지' 특허에 포함된 기판 사진. 중국 국가지적재산권국 제공.

LG에너지솔루션과 SK온이 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리의 상용화를 위한 소재 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 전기차 화재 우려가 커지는 상황에서 폭발 위험이 적은 전고체 배터리에 대한 투자는 불가피하다고 판단해 차세대 배터리 개발에 속도를 내고 있는 것으로 풀이된다.

5일 중국 국가지적재산권국(CNIPA)에 따르면 SK온은 지난달 2일 '전고체 전지를 위한 복합음극과 복합양극의 제조방법과 이를 포함하는 전고체 전지'라는 제목의 특허를 승인받았다. 특허에는 이례적으로 슬러리가 도포된 기판 사진이 포함됐다.

이 특허는 양극 활물질과 산화물계 고체 전해질을 포함하는 슬러리를 기판에 코팅하고, 이를 소결해 복합 산화물 시트를 형성하는 제조 방법을 담고 있다. 양극 활물질과 산화물계 고체 전해질을 활용한 복합 음극으로 전고체 배터리의 효율성을 높이고자 하는 게 특징이다.

SK온은 대전 배터리 연구원에 전고체 배터리 생산을 위한 파일럿 라인 구축에 돌입한 상황이다. 이를 위해 올해 초 솔리드파워와 전고체 배터리 관련 기술 이전 협약을 맺었는데, 2025년까지 파일럿 라인의 구축을 완료하고 2029년까지 상용화한다는 계획이다.

LG에너지솔루션은 지난달 19일 금호석유화학과 공동으로 개발한 '고체전해질막과 이를 포함하는 전고체전지'라는 제목의 특허를 출원했다. LG에너지솔루션과 금호석화 간 전고체 배터리 관련한 협력 사례가 공개된 것은 이번이 처음이다.

이 특허는 금호석화의 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 공중합체를 이용한 고체 전해질막(멤브레인)을 만드는 내용을 담고 있다. SBS는 배터리 내부의 전기 전도성을 유지하면서도 구조를 단단하게 만들어 주는 역할을 한다.

스티렌 비율이 전체 중량의 22%에서 34%로 설정돼 전해질막의 성능을 최적화하는 게 특징이다. 고체 전해질막은 성능, 안정성, 수명에 영향을 미치는데 더 안전하고 효율적인 전고체 배터리를 만들기 위한 기술 특허를 낸 것이다.

매번 전기차 화재가 발생할 때마다 배터리가 주요 원인으로 무분별하게 주목받으면서 각 사의 전고체 배터리 개발은 한 층 더 속도를 낼 전망이다. 지난 1일 인천 청라국제도시의 한 아파트 지하주차장에서 발생한 벤츠 전기차 화재로 '전기차 포비아'가 확산되고 있다. 해당 차량에는 중국 CATL의 NCM(니켈·코발트·망간) 811 배터리가 탑재된 것으로 알려졌다.

전고체 배터리는 가연성인 액체 전해질 대신 불연성인 고체 전해질로 대체해 폭발이나 화재 위험으로부터 안전하다. 기존 리튬이온배터리는 분리막을 뚫고 액체 전해질이 새어 나오는 등 외부 충격에 따른 누액이나 온도 변화에 따른 증발로 사고 발생 확률이 높은데 전고체 배터리는 열적 안전성이 우수하다.

한 배터리업계 관계자는 "전고체 배터리 특허는 중국을 포함해 한국, 미국 등 주요 국가 위주로 출원 신청을 했다"며 "상용화를 위한 기술 개발이 되면 빠르게 특허로 출원해 확실하게 법적으로 보호받고, 상용화 단계에서도 경쟁 우위를 확보할 것으로 기대하고 있다"고 말했다.

박한나기자 park27@dt.co.kr