“전기차 800km 시대 앞당긴다”… SK이노, 새 전해질 개발 연구팀과 전고체 배터리 개발 협력

이승우 조지아공대·카이스트 연구팀 공동 개발
고무 형태 고분자 고체 전해질 ‘엘라스토머’ 개발
이온전도도 100배↑·안전성 개선
학술지 ‘네이처’ 논문 게재
SK이노 “현행 주행거리 500km→800km 기대”

전고체 배터리용 고체 전해질

SK이노베이션은 차세대 배터리로 각광받는 전고체 배터리를 조기에 상용화하기 위해 미국 조지아공대(Georgia Tech) 이승우 교수진과 협력하기로 했다고 16일 밝혔다.

전고체 배터리는 현행 배터리 제품에 적용되는 액체 형태 전해질을 고체로 바꾼 배터리를 말한다. 배터리 용량을 늘리면서 무게와 부피, 화재 위험 등을 현저히 줄일 수 있어 ‘꿈의 배터리’로 여겨진다. 상용화까지는 넘어야 할 난제가 여전히 존재한다. 개발이 완료되면 전기차 시장 ‘게임체인저’가 될 것으로 평가받는다.

이승우 교수팀은 카이스트와 공동으로 고무 형태 고분자 고체 전해질을 개발했다. 세계적인 학술지 ‘네이처(Nature)’를 통해 지난 13일(현지시간 12일) 관련 논문이 소개됐다. 논문 이름은 ‘Elastomeric electrolytes for high-energy solid-state lithium batteries’다. 기존 고체 전해질 단점으로 꼽히던 이온전도도를 100배가량 향상시키면서 동시에 고무처럼 신축성을 확보한 것이 특징이다. 이온전도도는 배터리 내부에서 이온이 얼마나 잘 이동할 수 있는지 평가할 수 있는 지표다. 이온전도도가 높아지면 배터리 내부에서 리튬이온이 빠르게 전달 될 수 있다. 이는 배터리 성능이 좋아지는 것을 의미한다. 또한 고체 전해질 신축성이 우수하면 배터리 내부에서 리튬이 나뭇가지처럼 뾰족하게 자라나는 ‘덴드라이트(dendrite)’로부터 전해질이 손상되지 않아 안전성을 확보할 수 있다.

기존에는 이온전도도와 안전성을 동시에 확보하는 고체 전해질을 구현하는 것이 난제로 꼽혀왔던 만큼 이승우 교수팀이 개발한 고체 전해질은 혁신적인 연구 성과로 평가 받는다. 해당 기술 상용화를 통해 현행 500km 수준 전기차 최대 주행가능거리를 800km 수준으로 늘릴 수 있을 것으로 보고 있다.

SK이노베이션은 독자적으로 확보해온 전고체 배터리 기술과 해당 연구 성과를 통해 전고체 배터리 개발에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대하고 있다. SK이노베이션의 경우 자체 연구와 외부 협력을 병행해 전고체 배터리 개발을 추진해왔다. 작년 10월에는 미국 솔리드파워와 기존 리튬이온 배터리 생산 설비에서 제조할 수 있는 전고체 배터리 공동 개발을 시작했다. 2020년부터는 노벨상 수상자로 알려진 미국 텍사스대학 존 굿이너프(John Goodenough) 교수팀과 협업을 이어가고 있다.

이성준 SK이노베이션 환경과학기술원장은 “탁월한 연구 성과를 거둔 이승우 교수팀과 협력해 꿈의 전지라 불리는 전고체 배터리 시대를 앞당길 것”이라며 “기술 경쟁력을 강화하면서 인류 편의 향상에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.