[서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = SK온이 차세대 전고체 배터리 기술 선점을 위해 리튬 메탈 보호막과 젤 전해질 관련 연구 성과를 잇따라 국제 학술지에 발표했다고 6일 밝혔다.

SK온은 한양대학교 김동원 교수팀과 함께 리튬 메탈 음극 표면에 보호막을 형성해 전고체 전지 수명을 높이는 데 성공했다. 이 연구는 에너지·화학 분야 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스' 4월호에 실렸다.

리튬 메탈은 에너지 밀도가 높아 차세대 음극 소재로 주목받지만, 표면에 형성되는 무기물과 덴드라이트 현상으로 인해 수명이 짧다는 단점이 있다.

SK온과 한양대학교의 '황화물계 리튬 메탈 음극 보호막 적용 연구 결과'가 담긴 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'의 논문 [사진=SK온]

SK온은 이를 해결하기 위해 리튬 메탈을 특수 용액에 담가 무기물을 제거하고, 전도성 높은 리튬나이트라이드와 기계적 강도가 높은 리튬옥사이드 기반 보호막을 형성했다.

그 결과, 상온에서도 300회 이상 충방전이 가능해졌으며 기존보다 수명이 3배 향상됐다. 국내외 특허 출원도 마친 상태다.

SK온은 또 연세대학교 박종혁 교수팀과 함께 고분자 산화물 복합계 배터리의 젤 고분자 전해질 경화 시간과 수명 간 상관관계를 규명했다. 해당 연구는 화학 분야 권위지 '앙게반테 케미' 2월호에 게재됐다.

연구에 따르면 젤 전해질의 열 경화 시간이 길수록 성능 유지에 유리한 것으로 나타났다. 60분 경화 시 방전 용량 감소율은 9.1%였으나, 20분만 경화한 경우 34%가량 줄어들었다.

경화 시간이 짧으면 양극 보호층이 쉽게 분해돼 수명 저하로 이어진다. SK온은 밀도 범함수 이론을 활용해 초기 충전 단계에서 나타나는 양극 보호층 분해 과정을 규명했다.

이번 성과는 고분자 산화물 복합계 배터리의 수명 향상에도 기여할 것으로 기대된다.

박기수 R&D본부장은 "지속적인 연구개발과 학계 협력이 전고체 배터리 난제를 돌파하는 기반이 될 것"이라고 말했다.

SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발하고 있으며, 각각 2028년과 2030년 상용화를 목표로 하고 있다.

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