- 박준호 연구팀, 비싼 황화리튬과 첨가제 필요 없는 ‘간단 합성법’
한국전기연구원(KERI)은 화재나 폭발 위험이 없는 전고체전지(황화물계) 고체전해질을 저렴한 가격으로 대량생산할 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
개발 주역은 박준호 KERI 이차전지연구단 연구팀이다.
박 연구팀은 고가 황화리튬은 물론, 첨가제 없이 고순도 고체전해질을 제조할 수 있는 ‘간단 합성법(One-pot)’을 개발했다.
고체전해질 제조법은 고에너지 볼 밀링(ball milling) 공정을 통한 ‘건식 합성법’과 용액 화학 반응을 활용하는 ‘습식 합성법’이 있다.
연구팀은 공정 스케일업과 양산화에 유리한 습식 합성법 연구에 집중했고, 용매 내 최적 합성 반응을 유도해 고순도 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.
‘간단 합성법’의 가장 큰 장점은 고가의 황화리튬을 사용하지 않아도 된다는 것이다. 황화리튬은 고체전해질 제조를 위해 투입하는 시작 물질 비용의 95%를 차지할 정도로 비싸다. 습식 합성과정에서 황화리튬이 미반응 불순물로 남아 셀 성능 저하의 원인이 되는 경우도 종종 발생한다. 황화리튬을 사용하지 않는 몇몇 합성법이 제안되기는 했지만, 고가 첨가제를 추가 사용해야 하고, 잔존 불순물이 발생해 만족도는 떨어졌다.
‘간단 합성법’은 기존 습식 공정 대비 황화리튬은 물론, 어떠한 첨가제나 추가 공정 없이 양질의 고체전해질을 제조할 수 있다. 재료비 또한 기존 황화리튬 사용 대비 무려 25분의 1 수준으로 절감할 수 있다. 제조 공정 시간도 줄여 대량생산에 유리하다.
KERI는 원천기술 관련 특허 출원과 국내외 논문 게재를 완료한데 이어 수요 기업을 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다.
박준호 연구원은 “KERI가 수년간 축적해 온 고체전해질 제조 노하우를 기반으로, 유기 용매 내에서 시작물질의 최적 화학반응 조합을 찾아내 고순도 고체전해질을 쉽고 간단하게 제조할 수 있는 방법을 찾았다”며 “전고체전지 상용화의 가장 큰 난관인 가격 경쟁력과 대량생산 이슈를 모두 해결할 수 있을 것”이라고 말했다.
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
