한자연, 차세대 배터리 전극 기술 이전…LMFP·나트륨전지 상용화 속도

한국자동차연구원, JR에너지솔루션에 LMFP·나트륨전지 전극 기술 이전
망간 용출 억제·용량 손실 개선 통해 배터리 수명·에너지밀도 향상 구현
"추가 설비 투자 없이 적용 가능"…국내 차세대 배터리 생태계 강화 기대

[이데일리 이윤화 기자] 한국자동차연구원(한자연)이 차세대 배터리 핵심 전극 기술을 국내 기업에 이전하며 차세대 배터리 시장 선점에 나섰다. 리튬망간인산철(LMFP)과 나트륨전지 분야의 기술 상용화를 통해 국내 배터리 산업 경쟁력을 강화하겠다는 전략이다.

한자연 에너지소재연구센터 연구팀이 전극코팅용 혼합 슬러리를 제조하고 있다. (사진=한자연)

한자연은 27일 LMFP 및 나트륨전지 관련 전극 기술 2건을 국내 배터리 전극 전문기업 JR에너지솔루션에 이전했다고 밝혔다. 양 기관은 이번 기술 이전을 계기로 상용화 협력을 본격화하고 차세대 배터리 시장 공략에 나설 계획이다.

LMFP 배터리는 기존 리튬인산철(LFP) 배터리에 망간을 추가해 에너지 밀도를 높인 차세대 배터리로 주목받고 있다. 상대적으로 가격 경쟁력이 높고 안정성이 우수해 전기차 보급형 시장의 차세대 대안으로 거론된다. 다만 충·방전 과정에서 망간이 용출되며 전해액이 고갈되고 배터리 수명이 단축되는 문제가 상용화 걸림돌로 지적돼 왔다.

이에 한자연은 망간 양이온을 효과적으로 흡착할 수 있는 특수 수계 바인더 기술을 개발했다. 해당 기술은 고온 환경에서 망간 용출을 억제해 배터리 수명과 저장 성능을 기존 대비 15% 이상 개선한 것이 특징이다. 수계 바인더는 물을 용매로 사용하는 친환경 접착 소재로, 환경 규제 강화 흐름에도 대응할 수 있다는 평가다.

나트륨전지 분야에서는 비가역 용량 문제 해결에 초점을 맞췄다. 나트륨전지는 리튬 대비 원재료 가격이 낮아 차세대 저가형 배터리로 주목받고 있지만, 제조 과정에서 셀 용량이 감소하는 한계가 상용화 장애 요인으로 꼽혀 왔다.

한자연은 양극층 상부에 별도의 ‘희생양극 코팅층’을 형성하는 기술을 통해 이를 개선했다. 해당 기술 적용 시 에너지 밀도를 20% 이상 높일 수 있어 나트륨전지 상용화 가능성을 크게 끌어올렸다는 설명이다.

특히 이번에 이전된 두 기술 모두 기존 전극 제조 공정에 그대로 적용할 수 있다는 점이 강점으로 꼽힌다. 별도의 설비 투자 없이 배터리 성능 개선이 가능해 제조 현장 적용성과 경제성을 동시에 확보했다는 평가다.

이번 연구 성과는 한국연구재단의 ‘나노 및 소재기술개발사업’ 지원을 받아 수행된 ‘다차원 물리·화학 구배 기술 기반 고에너지밀도 올리빈계 양극 소재·전극 개발’ 과제를 통해 확보됐다.

진종욱 한자연 원장은 “이번 기술 이전이 국내 중소·중견 배터리 기업의 사업화 역량 강화에 실질적인 도움이 되기를 기대한다”며 “개발 기술의 성공적인 상용화를 통해 국내 배터리 산업 생태계 강화와 글로벌 차세대 배터리 경쟁력 확보를 적극 지원하겠다”고 말했다.

이윤화 (akfdl34@edaily.co.kr)