[테크월드뉴스=이재민 기자] 하윤철 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 박사팀이 개발한 ‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’이 국내 전기·전자 재료분야 전문기업인 대주전자재료에 기술이전됐다.
황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커서 극판과 분리막 제조가 쉽다는 장점이 있으나, 주원료인 황화리튬(Li₂S) 가격이 비싸고 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 ‘볼밀법’을 사용하는 단점이 있다. 이런 이유로 결과물도 소량 생산에 그치고 있으며, 100g당 가격이 수백만 원에 달한다.
그러나 KERI가 개발한 기술은 고가의 황화리튬을 사용하지 않고, ‘공침법(Co-precopitation method)’이라는 간단한 용액 합성(One-pot) 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량 생산할 수 있다.
공침법은 여러 가지 서로 다른 이온을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법으로, 리튬이차전지용 양극 소재를 대량 생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다. 연구팀은 꾸준한 노력으로 리튬, 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했고 이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.
순수 원료비 기준으로 보면 KERI의 제조 방식이 기존 대비 약 15분의 1 수준으로 저렴하고, 볼밀법과 같은 고비용·고에너지 공정을 거치지 않아도 된다는 점을 고려하면 비용 절감 효과는 더욱 크다.
하윤철 KERI 박사는 “전고체전지 상용화의 관건인 고체전해질의 저렴한 가격과 대량 생산 이슈를 동시에 해결할 수 있는 성과”라고 밝히며 “이번 기술이전을 통해 고체전해질의 양산화가 이루어질 것이며, 꿈의 배터리라고 불리는 전고체전지 상용화에 주도적인 역할을 할 것”라고 전했다.
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