[더테크=조명의 기자] 국내 연구진이 화재나 폭발 위험성이 낮은 전고체전지의 고체전해질을 저렴한 가격으로 대량 생산할 수 있는 원천기술을 개발했다. 그간 전고체전지는 높은 단가와 제조공정 및 양산화의 어려움 등으로 인해 상용화에 어려움을 겪어 왔다. 

한국전기연구원(KERI)은 이차전지연구단 박준호 박사팀이 비싼 황화리튬은 물론, 첨가제 없이 고순도 고체전해질을 제조할 수 있는 간단 합성법을 개발했다고 15일 밝혔다. 

고체전해질 제조법은 고에너지 볼 밀링(ball milling) 공정을 통한 건식 합성법과 용액의 화학 반응을 활용하는 습식 합성법이 있다. 연구팀은 공정의 스케일업 및 양산화 관점에서 유리한 습식 합성법에 집중했고, 용매 내에서의 최적 합성 반응을 통해 고순도의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.

해당 연구성과는 고가의 황화리튬(Li2S)을 사용하지 않아도 된다는 점에서 의미가 크다. 황화리튬은 고제전해질 제조를 위해 투입되는 시작물질 비용의 95%를 차지할 정도로 비싸다. 또한 습식 합성과정에서 황화리튬이 미반응 불순물로 남아 셀 성능 저하의 원인이 되는 경우도 종종 발생한다.

황화리튬을 사용하지 않는 합성법이 있지만, 고가의 첨가제를 추가로 사용해야 하고 잔존 불순물이 발생해 결과물도 만족스럽지 못했다.

KERI가 개발한 간단 합성법은 기존 습식 공정 대비 황화리튬은 물론, 어떠한 첨가제나 추가 공정 없이도 양질의 고체전해질 제조를 가능하게 한다. 비용은 기존 황화리튬을 사용했던 재료비 대비 무려 1/25배 수준으로 절감할 수 있고 제조공정 시간도 줄여 고체전해질의 대량생산이 가능하다고 연구원 측은 설명했다. 

박준호 박사는 “유기 용매 내에서 시작물질의 최적 화학반응 조합을 통해 고순도의 고체전해질을 쉽고 간단하게 제조할 수 있는 방식을 찾았다”면서 “전고체전지 상용화의 가장 큰 난관인 가격 경쟁력과 대량생산 이슈를 모두 해결할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 

한편, KERI는 원천기술 관련 특허 출원, 국내외 성과 논문 게재 등을 완료했으며, 전고체전지 관련 수요 기업체를 발굴해 기술 이전할 계획이다.