전고체전지용 고체전해질, 간단한 합성 공정으로 품질은 2배↑

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국전기연구원이 전고체전지용 고체전해질을 훨씬 간단하게 합성할 수 있는 새로운 생산공정을 개발했다고 밝혔다.

한국전기연구원 차세대전지연구센터 박준우 박사팀은 기존의 황화물계 고체전해질을 생산할 때 필요했던 원료 분쇄 과정을 없애고 화학적으로 입자 크기를 미세하게 조절할 수 있는 '고체전해질 습식 합성 공정’을 개발했다고 발표했다.

연구팀은 이 기술이 불필요한 공정을 없애 생산 비용은 절반 이하로 줄이면서도 품질은 2배 이상 높일 수 있는 획기적인 연구결과라고 자평했다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 액체가 아닌, 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다.

연구팀에 따르면 고체전해질을 전고체전지, 특히 양극에 활용하려면 입자 크기가 마이크로미터 수준으로 매우 작아야 하는데 그동안 개발된 고체전해질 제조방법은 이를 위해 기계적인 분쇄 등 별도의 공정이 필요했다. 이 과정에서 시간적·물리적 비용 소모는 물론, 성능도 저하돼 상용화를 막는 걸림돌이었다.

전기연 연구팀은 이를 해결하기 위해 단순한 공정만으로 미세하고 이온 전도도까지 높은 고체전해질을 대량으로 생산하는 기술을 개발한 것이다.

연구팀은 새로운 공정으로 합성한 고체전해질은 이온전도도도 기존의 고에너지 볼밀링을 통한 건식 합성 및 분쇄 공정 보다 약 2배 이상 높게 나타났다고 밝혔다.

박준우 박사는 "수년간 많은 실험과 분석으로 최적의 조합을 찾은 결과, 고체전해질을 미세화하기 위해 진행됐던 복잡하고 비싼 공정을 건너뛸 수 있게 됐다”라며 “매우 간단해진 공정에도 고체전해질의 품질은 훨씬 뛰어나 양산화·상용화를 위한 ‘기업 접근성’과 ‘효율성’을 모두 확보했다”라고 전했다.

이 연구결과는 에너지 분야 국제 저명 학술지인 ‘에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)’ 3월호에 게재됐다.

한국전기연구원은 이 기술 관련 다수의 특허 출원을 완료했으며, 수요 기업을 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다.