아이엘사이언스가 차세대 전고체 배터리 상용화를 앞당길 ‘리튬 음극 시트(sheet) 형성 기술’을 개발해 특허출원을 완료했다고 5일 밝혔다.
많은 기업들이 10년 내 상용화를 목표로 리튬 금속 음극 기반 전고체 배터리 개발에 박차를 가하고 있다. 대량생산을 하기 위해서는 배터리의 음극전류 집전체로 사용되는 구리 포일 위에 리튬막을 증착할 수 있는 기술이 필요하다.
기존의 기술은 크게 두 가지 형태로 나눌 수 있다. 먼저 구리 포일과 리튬 포일을 함께 압연(라미네이션)하는 방법이 있는데 이 방식은 롤투롤 공정 기반으로 대량생산에 적합하지만 마이크로미터 수준의 얇은 리튬막 형성에는 어려움이 있다.
다른 방식은 리튬 소스를 증발시켜서 구리 포일 위에 증착하는 열 증발 증착법(evaporation method)이다. 다양한 나노미터 두께의 리튬막 형성에 유리하지만, 압연 방법에 비해 공정이 복잡하고 초기 설비 투자 및 유지보수 비용이 크다는 단점이 있다. 관계자는 이번에 특허 출원된 신기술이 위와 같은 기존의 한계점을 극복하기 위해 총 네 단계를 통해 음극 시트를 형성하게 된다고 설명했다.
1단계는 라미네이션 방법을 이용하여 기판/음극 물질/기판으로 구성되는 제1시트 제조, 2단계는 제1시트를 가열하여 분리함으로써 두 개의 기판/코팅층으로 구성되는 제2시트 생성, 3단계는 분리된 제2시트의 기판/코팅층에서 노출된 코팅층의 표면에 보호층을 형성, 마지막으로 4단계는 보호층이 형성된 제2시트의 표면을 평탄화 하거나 두께를 조절해 완성하는 것이다.
아이엘사이언스는 앞서 가천대학교와 ‘금속 리튬(Li) 기반 음극 혁신소재 및 전고체 전지 시스템’ 개발을 위한 산학협력 협약을 체결한 바 있다. 이차전지 분야 석학인 윤영수 교수가 이끌고 있는 전지 및 에너지 변환 연구소(EML)의 연구 성과물들은 아이엘사이언스로 이관돼 차세대 전고체 배터리의 실효적 구현을 위한 공정 개발에 핵심적 역할을 할 것으로 기대된다.
한편, SNE리서치에 따르면 전고체 배터리를 탑재한 자동차의 비율은 2024년 2%에서 2030년 10%로 증가할 것으로 전망된다. 또한 일본 시장조사업체 ‘후지경제’는 2035년 전고체 배터리 시장규모가 32.6조원에 이를 것으로 예측했다.
헬로티 이동재 기자 |
