배터리 폭발위험 해소기술 개발 ‘활기’

【 대전=김원준 기자】스마트폰 등 모바일 기기 배터리 발화와 폭발 위험성을 낮추는 고체전해질 이차전지 개발이 활발하다.

17일 특허청에 따르면 최근 10년(2006~2015년)간 고체전해질 이차전지 관련 특허협력조약(PCT) 국제출원은 모두 219건이었다. 지난 2010년까지 10여건에 불과했으나 2011년부터 25건으로 증가하기 시작해 2012년 23건, 2013년 45건, 2014년 28건, 2015년 50건으로 점차 늘고 있다.

출원인별로는 토요타가 24건(10.9%)으로 가장 많고 이어 히타치 10건(4.6%), 소니 8건(3.7%), LG화학 7건(3.2%) 등의 순으로 조사됐다. 출원인을 국적별로 보면 일본 133건(60.7%), 미국 40건(18.3%), 한국 20건(9.1%), 독일 17건(7.8%), 중국 5건(2.3%)등의 순이었다.

출원된 기술은 기존 이차전지에서 사용하는 액체전해질을 고체로 대체하는 핵심소재인 고체전해질 개발에 대한 것이 대부분이다.

기존 리튬이차전지에 사용되는 액체전해질은 단점인 전해액의 분해반응 등으로 발화 및 폭발 위험성이 있다.

이런 단점을 해결하기 위해 액체전해질이 고체전해질로 대체되고 있는 것. 고체전해질은 외부 충격에 따른 파손 때 누액이나 폭발의 위험성이 없고 고온이나 고전압 상황에서도 높은 에너지 밀도 유지가 가능하다.

고체전해질 소재 기술별 출원건수는 △안정성은 높지만 낮은 이온전도도와 고온 열처리 공정시간이 긴 산화물(oxide)계 소재가 67건(30.6%) △이온 전도도는 높지만 수분과 산소에 취약한 황화물(sulfide)계 소재가 44건(20.1%) △리튬 폴리머전지로 이미 상용화돼 더욱 성능 향상을 꾀하고 있는 고분자(polymer)계 소재가 31건(14.2%) △결정화 유리 상태를 얻을 수 있어 높은 이온전도성이 가능한 인산염(phosphate)계 소재가 17건(7.8%)등이다.

강전관 특허청 국제특허출원심사1팀장은 "현재 이차전지는 주류를 이뤘던 휴대기기용 소형전지를 뛰어 넘어 전기자동차용의 전원, 중대형 에너지 저장장치 등으로 분야를 확장하고 있다"며 "최근에는 폭발이나 화재의 위험이 없는 고체전해질 이차전지 관련 기술개발이 활발히 이뤄지고 있는 만큼 국내 기업들의 출원이 늘어나길 기대한다"고 말했다.

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