‘덴드라이트 불균일 성장 억제’ 핵심 특허 등록
보호층 형성을 통한 리튬 균일 석출 유도...배터리 화재 및 단락 원천 차단
아이엘이 차세대 이차전지의 약점 중 하나인 ‘덴드라이트(Dendrite)’ 현상을 억제하고 안정성을 극대화하는 핵심 기술 특허 등록을 마쳤다.
배터리 업계에서 덴드라이트는 차세대 배터리의 폭발을 야기하는 가장 치명적인 불청객으로 꼽힌다. 이차전지 충·방전 시 리튬이온(Lithium-ion)이 음극 표면에 날카로운 가시 모양으로 적체되는 금속 결정체다.
이 결정체가 배터리의 안전판인 분리막을 관통해 양극과 맞닿는 순간, 내부 단락과 함께 통제 불능의 화재를 유발한다. 특히 리튬메탈(Lithium-metal) 배터리는 이 결정체 성장을 제어하지 못해 상용화 단계에서 구조적으로 한계를 노출하는 것으로 알려져 있다.
아이엘은 이번 특허 확보로 전고체 배터리 상용화를 가로막던 기술적 장벽 중 하나를 배제하게 됐다. 아이엘의 해당 기술은 ‘보호층을 포함하는 리튬 이차전지용 음극 및 그 제조 방법’에 관한 것이다. 리튬 전이 금속 산화물을 활용해 음극 표면에 기능성 보호층을 형성하는 것이 핵심이다. 이 보호층이 균일하지 않은 덴드라이트 성장을 억제한다.
구체적으로, 구리 집전체 표면에 최적화된 보호층을 설계함으로써 리튬이 가시처럼 솟구치지 않고 표면에 균일하게 안착하도록 유도한다. 사측은 이를 통해 배터리 수명·신뢰성을 시뮬레이션 데이터 수준으로 끌어올리는 공정 혁신을 실현했다고 밝혔다.
이는 고출력·고안정성이 요구되는 휴머노이드 로봇(Humanoid Robot), 무인항공기(드론) 등 차세대 모빌리티 시장에서 주요 엔진 역할을 할 것으로 기대된다. 아이엘 측은 현재 추진 중인 소형 전고체 배터리 양산 공정에 이 기술을 즉각 적용해 기술 초격차를 확보한다는 구상이다.
고재환 아이엘 배터리R&D센터장은 “차세대 배터리 설계의 본질적 리스크로 지목되던 덴드라이트 문제에 대한 가장 현실적이고 명확한 해답이 나왔다”고 자신감을 내비쳤다. 이어 “전장·로봇·에너지로 이어지는 아이엘의 모빌리티 플랫폼 전략을 완성하는 핵심 축이 될 것”이라고 덧붙였다.
헬로티 최재규 기자 |
