SK온이 2023년 8월 31일, 최고 수준의 리튬이온 전도성을 자랑하는 새로운 산화물 기반 고체전해질 공동개발에 성공했다고 발표했다. 배터리 셀은 70% 이상 개선됐으며 국내외 특허 출원도 완료됐다고 밝혔다.
전도도는 리튬 이온이 배터리 셀의 양극과 음극 사이를 이동하는 속도다. 속도가 높을수록 배터리 성능이 향상되고 충전 시간이 단축된다. SK온은 새로운 산화물 기반 고체전해질이 전고체전지 분야에서 경쟁력을 높일 것이라고 덧붙였다.
자세한 결과는 최근 Advanced Functional Materials(IF 19.9) 저널에 표지 논문으로 게재됐다고 밝혔다.
SK온은 이번 신규 개발을 위해 단국대학교 신소재공학과 연구팀과 협력했다. 구체적으로는 전도도를 1.7mS/cm(밀리시멘스/센티미터)로 70% 향상시키는 동시에 최대 작동 전압을 5.5V로 높이고 배터리 용량도 늘리는 데 성공했다고 한다.
또한 SK온은 이론적으로 배터리 용량을 25% 늘리는 것이 가능하다고 밝혔다. 이러한 값의 출발점은 리튬 란타늄 지르코늄 산소(LLZO)를 기반으로 한 전해질 소재이다. 리튬 이온 전도도가 높아지면 일반적으로 안정성에 영향을 미친다. SK온 연구팀은 이 문제를 해결했다는 것이다.
산화물 기반 고체 전해질은 황화물 기반 고체 전해질에 비해 이온 전도도는 낮지만 화학적 안정성은 더 우수하다고 SK온 측은 설명했다. 그리고 새로운 전해질은 NCM 양극 기반 고체 배터리뿐만 아니라 미래의 리튬황 및 리튬공기 배터리에도 사용될 수 있다고 덧붙였다.
SK온은 현재 '고분자산화물 복합전지와 황화물계 전지' 2가지 전고체전지를 자체 개발 중이다. 여기에 설명된 새로운 개발은 전자에도 적용 가능하다. 2026년까지 두 기종의 초기 시제품을 제작하고 2028년까지 상용화하는 것을 목표로 하고 있다.
현재 대전배터리연구원에 건설 중인 배터리 파일럿 플랜트가 내년 완공될 예정이다. SK온 차세대전지연구개발실 최경환 상무는 이온전도도와 대기안정성을 모두 갖춘 고체전해질은 고품질 전고체 배터리를 위한 혁신기술로 파급력이 클 것이라고 말했다. SK온은 뛰어난 미래 기술 경쟁력을 바탕으로 차세대 배터리 분야에서 지속적으로 성장 기회를 창출해 나가겠다고 덧붙였다.
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