SK온이 상온에서도 구동할 수 있는 리튬메탈 배터리용 고분자 전해질 공동 개발에 성공했다.

SK온은 미국 텍사스대의 하디 카니 교수 연구팀과 신규 고분자 전해질 ‘SIPE’(single-ion conducting polymer electrolyte)를 개발했다고 16일 밝혔다.

이 연구는 전기화학 분야의 권위 있는 학술지 ‘일렉트로케미컬 소사이어티’에 실렸다.

사진은 SK온 서산공장 전경. /SK온 제공

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고분자 전해질은 가격이 저렴하고 제조가 용이해 차세대 고체 배터리로 주목받는다. 다만 산화물계나 황화물계보다 이온 전도도가 낮아 70∼80℃ 고온에서만 구동하는 점이 극복해야 할 과제로 꼽혔다.

SIPE는 이온 전도도와 리튬 이온 운반율을 개선해 이를 해결했다. 기존 고분자 전해질 대비 상온 이온 전도도를 약 10배까지 끌어올렸으며, 리튬 이온 운반율도 5배 가까이 늘렸다.

리튬 이온 전도도와 운반율이 높아지면 배터리 출력 및 충전 성능도 향상된다. 실험 결과 SIPE를 적용한 배터리는 저속 충방전 대비 고속 충방전 시에도 배터리 방전용량이 77%를 유지했다.

또 SIPE는 높은 기계적 내구성을 갖춰 대량생산이 가능하며, 열적 안전성이 우수해 250℃ 이상 고온에도 견딜 수 있다.

차세대 복합계 고체 배터리에 SIPE를 적용하면 충전 속도와 저온 성능을 개선할 것으로 회사 측은 기대했다.

SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 전고체 배터리를 개발 중이다. 각각 2025년과 2026년에 파일럿 시제품을, 2028년과 2029년에 상용화 시제품을 생산한다는 목표다.

SK온은 2020년부터 노벨 화학상 수상자인 굿 이너프 텍사스대 교수팀과 리튬메탈 배터리 구현을 위한 고체 전해질을 공동 개발해 왔다. 작년 6월 이너프 교수 별세 후 제자인 카니 교수가 연구팀을 이끌고 있다.

김태경 SK온 차세대배터리센터장은 “이번 연구 성과를 바탕으로 고분자 전해질을 적용한 고체 배터리 개발에 한층 속도를 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “신규 소재 기술 경쟁력을 바탕으로 차세대 배터리 분야 성장 기회를 선점해 나갈 것”이라고 말했다.

장우정 기자(woo@chosunbiz.com)

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