SK온이 업계 최고 수준 리튬이온전도도를 갖는 산화물계 고체 전해질 개발에 성공했다고 31일 밝혔다.
리튬이온전도도는 전해질 내 리튬 이온의 이동 속도다. 빠를수록 배터리 출력이 커지고 고속 충전이 가능해진다.
SK온은 박희정 단국대 신소재공학과 교수 연구팀과 산화물계 고체전해질 공동 연구 결과를 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스' 표지 논문에 게재했다고 밝혔다. 국내외 특허 출원도 마쳤다.
이번 기술은 리튬·란타넘·지르코늄·산소(LLZO) 첨가물질 조정을 통해 전도도를 기존보다 70% 개선한 것이 골자다.
통상 전도도가 높아지면 안정성이 떨어지는데, 연구팀은 LLZO 미세구조를 균일하게 제어해 이를 보완했다고 설명했다.
산화물계 고체전해질은 황화물계 대비 이온전도도가 낮지만, 흑연 음극을 고용량인 리튬 메탈로 대체할 수 있다는 장점이 있다. 화학적 안정성이 우수해 양극 물질과의 반응성이 적고 화재 위험성을 낮출 수 있다.
배터리 용량도 늘어난다. 액체전해질을 활용한 배터리 최대 사용 전압은 최대 4.3볼트(V)지만, 산화물계 고체전해질을 사용하면 최대 5.5V까지 증가한다. 이론적으로 배터리 용량을 최대 25% 늘릴 수 있다.
고체전해질은 전고체 배터리 핵심 소재다. 액체가 아닌 고체 전해질을 써 배터리 폭발 및 화재 위험을 낮춘다. 고체전해질은 니켈·코발트·망간(NCM) 양극재 기반 전고체 배터리 이외에 리튬황, 리튬공기 배터리에도 적용이 가능하다.
SK온은 고분자·산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발하고 있다. 2026년 시제품 생산 이후 2028년 상용화가 목표다.
전고체 배터리 연구개발(R&D) 인프라인 차세대 배터리 파일럿 플랜트는 내년 대전 배터리연구원 안에 완공할 예정으로, 이번 산화물계 고체전해질 개발로 상용화를 앞당긴다는 계획이다.
최경환 SK온 차세대배터리연구센터장은 “고체 전해질은 고품질 전고체 배터리를 만들기 위한 기술”이라며 “회사는 미래 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대 배터리 분야 성장 기회를 선점하겠다”고 밝혔다.
이호길 기자 eagles@etnews.com
