전고체전지 저가로 대량생산 임박

전기연구원서 개발한 공침법, 대주전자재료에 기술이전
원료비 기준 기존보다 15분의 1 가격으로 대량생산 가능
대주전자재료, 내년까지 제2공장에 파일럿 생산시설 구축

전기연구원 하윤철 박사가 공침법을 활용해 전고체전지용 고체전해질을 대량으로 생산하는 기술을 개발했다. 전기연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 전고체전지를 기존보다 15분의 1 가격으로 대량생산할 수 있는 시기가 임박했다. 한국전기연구원이 세계 최초로 개발한 공정기술이 대주전자재료(주)에 기술이전 됐다. 대주전자재료는 이전받은 기술을 이용해 2022년까지 제2공장 부지에 파일럿 생산시설을 구축키로 했다. 이를통해 고체전해질 양산 제조 시설에 대한 투자를 확대한다는 방침이다.

25일 전기연구원에 따르면 이 기술은 '황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술'로 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발했다.

고가의 황화리튬을 사용하지 않고 '공침법'이라는 간단한 용액 합성 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산이 가능하다.

하윤철 박사는 "전고체전지 상용화의 관건인 고체전해질의 '저가격'과 '대량생산' 이슈를 동시에 해결할 수 있다"며 "이번 기업체 기술이전을 통해 꿈의 배터리라고 불리는 전고체전지의 상용화에 주도적 역할을 할 것"이라고 말했다.

황화물계 고체전해질은 이온 전도도가 높고 연성이 커 극판과 분리막 제조가 쉽다. 하지만 주원료인 황화리튬 가격이 비싸다. 또 다른 원료와의 혼합 공정에 높은 에너지가 드는 '볼밀법'을 사용하는 단점이 있다. 이 때문에 결과물도 소량 생산에 그치고 있으며 100g당 가격이 수백만원에 달한다.

전기연구원 하윤철 박사가 개발한 공침법을 통해 분리된 유기용매(위쪽)와 열처리 전 상태인 고체전해질. 전기연구원 제공

연구진이 개발한 공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법이다.

리튬이차전지용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다. 연구진은 꾸준한 노력으로 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했다.

이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.

[e-mail] 김만기 기자