SK온, 전고체 배터리 상용화 속도…연구개발 성과 공개

'ACS 에너지레터스' 등 국제학술지 게재

고체전해질 고도화…배터리 수명 개선

2027년부터 상용화 시제품 생산 목표

SK온과 한국세라믹기술원의 산화물계 고체전해질 적용 광소결 기술 연구 결과가 담긴 국제 학술지 ‘ACS 에너지레터스(ACS Energy Letters)’의 표지. 사진 제공=SK온

SK온이 차세대 배터리인 전고체 배터리 분야에서 연구개발 성과를 내며 기술력을 강화하고 있다. 빠르면 2027년부터 전고체 배터리 시제품을 생산하며 상용화에 박차를 가한다.

SK온은 김진호 박사 연구팀과 함께 진행한 배터리 연구개발 과제의 결과물이 에너지·화학 분야의 저명한 학술지인 ‘ACS 에너지레터스’에 표지 논문으로 실렸다고 13일 밝혔다. 연구 핵심은 고속 광(光)소결 기술을 적용한 고분자·산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정을 고도화한 것이다.

전고체 배터리는 리튬이온 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리로 ‘꿈의 배터리’로 불린다. 고체 전해질 종류는 크게 황화물계·산화물계·고분자계로 나뉜다.



산화물계는 리튬이온 이동 경로 및 기계적 강도 증가를 위해 1000도 이상의 고온에서 10시간 이상의 열처리 공정을 요구한다. 문제는 제조 원가 부담이 크고 소재의 취성 파괴(재료가 파괴될 때 변형 없이 갑자기 부서지는 현상) 등이 발생한다는 점이다.

SK온은 빠른 속도와 저온 열처리가 가능한 광소결 기술로 해법을 찾았다. 초고속 광소결 기술로 제조한 산화물 내부에 고분자 전해질을 포함하는 고분자·산화물 복합전해질을 구현했다. 이러한 전해질을 적용한 배터리는 우수한 수명 특성을 보였다는 설명이다.

이규태 서울대 교수 연구팀과 진행한 망간리치(LMRO) 양극재의 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과는 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’의 표지 논문으로 지난해 12월 발간됐다. LMRO 양극재는 니켈·코발트보다 저렴한 망간을 기반으로 원가적 이점이 크다. SK온은 산소 발생을 저감하는 특수 코팅재를 적용해 배터리 수명을 개선하는 방법을 찾아냈다.

SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발하고 있다. 각각 2027년, 2029년에 상용화 시제품을 생산한다는 목표다. 대전 배터리연구원에 건설 중인 차세대 배터리 파일럿 플랜트는 올해 하반기 완공될 예정이다.