“안전성 ↑” 에너에버, 그래핀·수산화마그네슘 분리막 개발

에너에버배터리솔루션이 생산하는 그래핀 분리막(왼쪽)과 수산화 마그네슘 분리막 제품. (에너에버배터리솔루션)

에너에버배터리솔루션이 급속충전 효율을 높이고 리튬 덴드라이트(결정체) 형성을 억제해 배터리 안전성을 향상시킬 수 있는 차세대 기능성 코팅 분리막을 개발했다.

에너에버배터리솔루션은 그래핀 분리막과 수산화마그네슘 분리막 개발을 완료하고 시생산을 시작했다고 2일 밝혔다. 고객사와 공급 논의를 진행 중으로 내년부터 본격 양산할 계획이다.

기존 코팅 분리막은 안전성 강화를 위해 보헤마이트나 알루미나 같은 물질을 코팅하는 것이 일반적이다. 에너에버배터리솔루션은 서울대, 경북대 등과 기술제휴를 통해 그래핀 수산화마그네슘과 같은 새로운 물질을 코팅한 분리막을 개발했다.

신규 코팅 물질은 열전도율과 리튬이온 전도성이 높을 뿐만 아니라 배터리 내부의 열을 효과적으로 분산시키고 덴드라이트 성장을 억제해 배터리 셀의 안전성과 수명을 향상시키는 장점이 있다고 회사는 설명했다. 그래핀은 덴드라이트 성장 억제에, 수산화마그네슘은 급속충전 효율을 높이는데 효과적이다.

덴드라이트란 배터리가 충·방전을 반복하면서 내부 리튬 중 일부가 음극 표면에 쌓여 만들어지는 나뭇가지 모양의 결정체를 말한다. 이렇게 생긴 덴드라이트가 분리막을 찢으면 양극과 음극이 만나면서 단락(합선)이 생겨 화재가 발생할 수 있다.

신상기 에너에버배터리솔루션 대표는 “양극활물질 내 니켈 함량이 증가하면 에너지밀도가 증가하는 만큼 열적 안정성이 감소하고 차세대 리튬메탈 음극은 충·방전시 리튬 덴드라이트가 성장하기 쉬워 화재 사고 가능성이 커질 수 있다”면서 “차세대 코팅 분리막이 상용화되면 에너지 효율성과 안전성을 동시에 확보하는데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

에너에버배터리솔루션은 배터리 셀 화재 확산을 억제하는 난연성 폴리프로필렌(PP) 필름도 개발했다. 불길에 닿으면 탄화막을 형성해 인접한 셀로 열이 전달되는 속도를 늦춰주며 연소에 필요한 산소를 차단해 화재가 팩 전체로 확대되는 것을 차단하거나 지연시키는 역할을 한다. 저렴한 PP 소재를 사용해 배터리 원가 절감에도 유리할 것으로 보고 있다.

전고체 배터리 시스템용 필름도 개발 중이다. 전고체 전해질 소재로 분리막 필름을 개발해 기존 리튬이온 배터리 생산라인에서 전고체 배터리를 만들 수 있도록 하는 것이 목표다.

정현정 기자 iam@etnews.com