- 에너진(주)에 기술이전하여 전고체 고분자 전지 기술의 상용화 발판 마련 

- 차세대 전고체 전지용 고분자 고체 전해질 및 전극 핵심 기술 개발

□ 전세계 친환경 전기차 판매 대수가 2025년 기준으로 1,690만대를 넘어설 것으로 예상됨에 따라, 전기차용 고안전성 배터리 시장의 성장 가능성 및 경제적 파급효과가 무궁무진할 것으로 전망되는 가운데, 국내 연구진이 상용화가 가능한 전고체 전지용 ①고분자 고체 전해질 및 ②전극 핵심 기술을 개발하여 기술이전한다.

  ○ 한국화학연구원(원장 이미혜)은 에너진(주)(대표 장진숙)과 25일 오후 2시, 화학연에서 전고체 고분자 전지 기술이전 계약 체결식을 개최하였다. 이날 행사에는 화학연 이미혜 원장, 에너진(주) 장진숙 대표 등 관계자 8명이 참석했다.

  ○ 화학연 강영구·석정돈·김동욱 박사 연구팀은 ①기존 고체 전해질의 한계를 뛰어넘는 높은 이온 전도도와 유연성을 지닌 고분자 고체 전해질 및 ②계면 안정성과 전기화학 안정성이 우수한 복합전극 기술을 적용한 ‘전고체 고분자 전지’ 개발에 성공했다.

  ○ 에너진(주)은 당사가 보유한 역량과 화학연의 전고체 고분자 전지 기술을 접목하여, 전지 성능 향상 및 전지 제조 자동화 공정 개발을 통해 전고체 고분자 전지 상용화를 목표로 하고 있다.

□ 기존의 ‘리튬이온 전지’의 전해질이 액체 상태로 온도변화나 외부 충격에 의해 불안정하게 되면 화재 위험이 있는 반면, ‘전고체 전지’는 전해질을 포함한 모든 구성요소가 고체로 이루어지고 있어, 화재와 폭발을 방지할 수 있는 강점을 지닌 고안정성 차세대 전지로 주목받고 있다.

  ○ 특히, 고체 전해질 중 ‘고분자 고체 전해질’은 발화 및 폭발로부터의 안전성 이외에도, 경제성, 공정의 편의성, 플렉서블 소자에  적용 가능성 등의 여러 장점으로 인해 전고체 전지의 핵심 전해질로 손꼽히고 있다.

  ○ 하지만, 기존의 ‘고분자 고체 전해질’은 상온에서 리튬이온 전도도가 낮고 전극과의 안정한 계면 형성*이 어려워 이차전지의 성능이 하락하는 문제는 전고체 고분자 전지의 상용화에 걸림돌이 되었다.

      * 안정한 계면 형성 : 전극과 전해질이 서로 만나는 계면을 통하여 원활한 리튬이온 전달이 이루어지는 상태. 

  ○ 이에, 화학연 연구팀은 고분자 고체 전해질의 분자를 구조 제어하여, ①리튬 이온 전도도를 향상시킨 고분자 고체 전해질과 ②복합전극 설계를 통한 계면 안정화 기술을 확보하여  ‘고안정성 전고체 고분자 전지 기술’을 개발하였다.

  ○ 먼저, 연구단은  일종의 그물망 형태(가교구조)로 이온 전도성 고분자 가소제가 서로 연결되도록 설계하여, 리튬이온의 전도성 및 유연성이 우수하며, 대량 합성이 가능한 ①고체 고분자 전해질을 개발하였다.

  ○ 또한 전고체 전지의 성능을 저하시키는 요인 중인 하나인 전극과 전해질 계면에서의 이온전달 저항을 최소화하면서도 안정적인 전지 구현을 위해 이온전도성 바인더*와 전극 활물질**이 유기적으로 통합된 ②복합전극을 설계하였다.

      * 이온전도성 바인더 : 리튬이온 전달 특성과 바인딩 특성을 함께 지니는 고분자 소재

      ** 전극 활물질：전지의 전극 반응에 관여하는 물질

  ○ 해당 연구팀은 이차전지 핵심소재에 대한 우수한 연구역량과 원천 기술 및 특허를 보유하고 있으며, 다양한 기관과의 협력을 바탕으로 기술 개발 노하우를 축적하고 있다. 특히 해당 연구단이 보유하고 있는 고분자 고체 전해질의 설계, 합성, 제조 및 전극/전해질 계면 안정화 제어 기술은 세계적으로도 손꼽히는 기술이다. 

  ○ 본 연구팀은 에너진(주)과의 공동 연구를 통하여 기존의 전고체 전지 기술이 가지고 있는 제조 공정의 문제점을 해결하여 전고체 전지의 상용화에 주도적 역할을 수행할 계획이다

  ○ 화학연 이미혜 원장은 ”화학연 기보유 연구역량과 관련 기업과의 협력을 통한 전고체 전지의 원천기술 확보를 바탕으로, 에너지 및 기후 변화 문제 해결에 기여하고 국가 기술 경쟁력을 강화할 수 있기를 기대한다.“고 말했다. 

  ○ 이번 연구는 과학기술정보통신부 원천기술개발사업 국가핵심소재연구단(단장: 석정돈)과 한국화학연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐다.

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