리튬이온전도도 세계 최고 수준
세계적 학술지 표지 논문 게재
국내외 특허출원 완료
전고체배터리 경쟁력 상승 기대

SK온이 단국대학교 신소재공학과 박희정 교수 연구팀과 산화물계 신 고체전해질을 개발하는 데 성공했다.

이번에 개발한 신 고체전해질은 전해질 내 리튬 이온의 이동 속도인 리튬이온전도도가 세계 최고 수준이다.

SK온은 이번에 공동 개발한 산화물계 고체전해질 관련 연구결과가 세계적으로 저명한 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스 (Advanced Functional Materials (IF 19.9)' 표지논문에 게재됐다고 31일 밝혔다.

SK온과 단국대 공동 연구팀은 해당 기술에 대해 국내외 특허 출원도 완료했다.

리튬 이온의 이동 속도가 빠를수록 배터리 출력이 커지고 고속으로 충전되는 상황을 감안할 때 이번 신 고체전해질 개발은 SK온의 전고체배터리 경쟁력을 한층 높일 것으로 기대된다.

SK온-단국대 연구팀은 산화물계 고체전해질 소재인 Li-La-Zr-O(리튬-란타넘-지르코늄-산소, LLZO)의 첨가물질 조정 방식으로 리튬이온전도도를 기존보다 70% 개선했다고 설명했다.

일반적으로 리튬이온전도도가 높아지면 안정성이 떨어지는 경우가 많은데 SK온-단국대 연구팀은 이를 LLZO의 미세구조를 균일하게 제어하는 기술로 극복, 대기 안정성까지 확보했다.

SK온 관계자는 "고체전해질은 통상 수분(H2O)과 이산화탄소(CO2)에 취약해 장시간 대기에 노출되면 전해질로서의 기능이 떨어지지만 이 고체전해질은 매우 우수한 안정성을 보였다"고 말했다.

산화물계 고체전해질은 황화물계에 비해 이온전도도가 낮지만 화학적 안정성이 우수해 양극 물질과의 반응성이 적고 배터리의 화재 발생 가능성을 낮춘다.

리튬이온배터리(LiB)의 최대 사용 전압도 최대 5.5V까지 늘어나 이론적으로는 배터리 용량을 최대 25% 늘릴 수도 있다.

최경환 SK온 차세대배터리연구센터장은 "이온전도도와 대기안정성을 모두 갖춘 이 고체전해질은 고품질의 전고체배터리를 만들기 위한 혁신 기술로 파급효과가 매우 클 것"이라고 말했다.

이어 "SK온은 미래 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대배터리 분야의 성장 기회를 선점해 나가겠다"고 밝혔다.

SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체배터리를 개발 중이다. 두 종류 모두 2026년 초기 단계의 시제품을 생산한다. 상용화 목표 시점은 2028년이다.

KPI뉴스 / 김윤경 기자 yoon@kpinews.kr

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