전기연, 황화물계 고체전해질 대량생산 기술 개발

한국전기연구원이 공침법을 활용해 전고체전지용 고체전해질을 대량으로 생산하는 기술을 개발해 기업에 이전했다. 사진은 연구책임자인 하윤철 박사. [사진=한국전기연구원]

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국전기연구원(KERI, 원장 명성호)은 ‘황화물계 전고체전지용 고체전해질 공침 제조기술’을 대주전자재료(대표 임일지)에 기술이전했다고 25일 밝혔다.

전기연 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 개발한 '공침법'은 전고체전지 상용화의 핵심인 황화물계 고체전해질을 저가에 대량생산할 수 있도록 한 기술이다.

전고체전지의 전해질로 사용되는 재료는 크게 산화물 계열, 고분자 계열, 황화물 계열로 구분되는데, 황화물 계열이 리튬이온 전도도가 액체전해질에 필적할 정도로 높아 가장 많은 관심을 받고 있다. 다만 주원료인 황화리튬(Li2S) 가격이 비싸고, 다른 원료와 혼합할 때 높은 에너지가 드는 ‘볼밀법’을 사용하는 단점이 있다. 이에 따라 100그램당 가격이 수백만원에 달한다.

전기연은 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 ‘공침법(Co-precopitation method)’이라는 간단한 용액 합성 과정만으로 황화물계 고체전해질을 저가로 대량생산하는 기술을 세계 최초로 개발했다.

공침법은 여러 가지 서로 다른 이온들을 수용액 혹은 비수용액에서 동시에 침전시키는 방법으로, 리튬이차전지용 양극 소재를 대량생산하는 산업 현장에서 가장 많이 활용된다. 연구팀은 리튬과 황, 인, 할로겐 원소 등을 공침시키는 공정 방식을 개발했고, 이를 통해 기존의 비싼 황화리튬을 사용하던 방식과 동일한 수준의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다.

전기연은 순수 원료비 기준으로 이 기술이 기존 대비 약 15분의 1 수준으로 저렴하고, 볼밀법과 같은 고비용·고에너지 공정을 거치지 않아도 된다는 점을 고려하면 비용 절감 효과는 더욱 크다고 설명했다.

이번 기술을 이전받은 대주전자재료는 리튬이차전지용 실리콘 음극재 등을 생산하는 국내 대표적인 전기·전자 재료업체다. 대주전자재료는 내년까지 제2공장 부지에 이 기술의 파일럿 생산 시설을 구축하는 등 고체전해질 시장을 위한 투자를 확대할 계획이다.

/최상국 기자(skchoi@inews24.com)