아이엘이 개발에 성공한 집전체 이미지/사진제공=아이엘

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신소재 혁신기업 아이엘이 차세대 리튬메탈 배터리 상용화를 앞당길 고안정성 음극 핵심기술을 확보했다고 15일 밝혔다. 이번 성과는 휴머노이드 로봇과 초고에너지밀도 배터리 시장을 동시에 겨냥한 아이엘 성장 전략에서 중요한 전환점으로 평가된다.

리튬메탈 배터리는 기존 리튬이온배터리의 흑연 음극을 리튬메탈로 대체해 에너지 밀도와 출력 향상, 경량화·소형화를 동시에 구현할 수 있는 차세대 배터리다. 그러나 충·방전 과정에서 리튬메탈이 나뭇가지처럼 성장하는 '덴드라이트(Dendrite)' 현상은 배터리 수명 단축과 내부 단락, 발화 위험을 유발하며 상용화의 가장 큰 걸림돌로 꼽혀왔다.

아이엘 연구진은 수년간 덴드라이트 억제 기술을 집중적으로 개발해왔으며 △균일 전착 유도 표면처리 △3D 집전체 고속 리튬 함침 △인시츄(in-situ) 보호층 형성 등 3대 핵심 공정기술을 확보해 문제 해결에 성공했다. 랩 스케일 검증까지 완료된 이번 기술은 불균일 전착과 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제해 고수명·고안정성 리튬메탈 배터리 구현의 핵심 난제를 풀었다는 점에서 의미가 크다.

또한 아이엘이 개발한 구역별 선택적 표면처리 3D 집전체는 무(無)음극 전고체 배터리에 적용할 경우 균일 전착, 집전 기능, 전착 공간 제공을 동시에 구현할 수 있다. 이를 통해 제조 공정을 단순화하고 원가 절감 효과까지 기대된다. 회사는 해당 기술의 국내 특허 출원을 마쳤으며, PCT 국제출원을 통해 해외 시장 공략에도 속도를 내고 있다.

아이엘 관계자는 "이번 기술은 성능뿐 아니라 양산성까지 확보했다는 점에서 상용화 시기를 크게 앞당길 수 있을 것"이라며 "롤투롤(Roll-to-Roll) 생산장비 특허 기술을 최적화와 대량 생산 체계 구축에 집중해 휴머노이드 로봇과 차세대 모빌리티 시장에서 글로벌 선도 기업으로 도약하겠다"고 말했다.

한편 시장조사기관 SNE리서치에 따르면 글로벌 리튬메탈 배터리 시장은 2024년 약 2억 달러(2788억원)에서 2035년 최대 470억 달러(65조5180억원) 규모로 연평균 약 64% 성장할전망이다. 글로벌 시장조사업체 포춘비즈니스인사이트(Fortune Business Insights) 역시 휴머노이드 로봇 시장이 2023년 약 24억3000만 달러(약 3조3870억원)에서 2032년 660억 달러(약 9조원)까지 성장할 것으로 예측했다.

이 관계자는 "두 시장 모두 고에너지밀도와 경량 배터리에 대한 수요가 폭발적으로 늘어날 것으로 기대되는 만큼, 아이엘의 리튬메탈 음극 기술은 상용화 시점부터 빠른 시장 확산이 가능할 것으로 전망된다"고 덧붙였다.

김건우 기자 jai@mt.co.kr

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