[투데이에너지 박명종 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)이 전고체 전지의 상용화를 앞당길 핵심 기술을 개발했다. 기존 한계를 뛰어넘는 얇고 유연한 고체 전해질막 제조에 성공한 것이다.
전고체 전지는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해 화재 위험이 낮고 에너지 밀도가 높아 차세대 배터리로 각광받고 있다. 하지만 기존 고체 전해질은 두께가 수백 마이크로미터에 달해 에너지 밀도 향상에 걸림돌이 되어왔다. 얇게 만들면 기계적 강도가 약해져 대면적 제조가 불가능했던 것이 문제였다.
연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 독창적인 접근법을 택했다. 레이저로 미세 기공을 만든 지지체 표면에 고체 전해질 슬러리를 코팅하는 방식을 개발한 것이다. 고분자 필름이나 금속 호일을 지지체로 활용해 기계적 내구성과 이온전도성을 동시에 확보했다.
그 결과 두께 27마이크로미터의 초박형 고체 전해질막 구현에 성공했다. 기존 대비 약 10분의 1 수준으로 얇아진 것이다. 동시에 인장 강도는 13배 이상 향상시켜 기계적 내구성 문제도 해결했다.
특히 상용 리튬이온전지 제조공정을 활용해 롤 형태의 고체 전해질막 제작에 성공했다는 점이 주목할 만하다. 롤투롤 공정과의 호환성을 입증함으로써 대면적 제조 가능성을 보여준 것이다. 이는 실제 양산으로 이어질 수 있는 핵심 요소다.
개발된 고체 전해질막을 적용한 전고체 전지는 기존 대비 6배 높은 에너지 밀도를 달성했으며, 실온에서도 안정적인 충·방전 성능을 보였다.
연구를 주도한 강석훈 선임연구원은 "전고체 전지 상용화의 핵심 과제였던 얇고 유연한 고체 전해질막의 대면적화를 가능하게 했다"고 의미를 부여했다.
이번 개발로 전고체 전지의 상용화가 한층 가까워질 것으로 전망된다.
