SK온이 ‘꿈의 배터리’라 불리는 전고체 배터리 연구 성과를 국제 학술지에 잇달아 발표하며 차세대 배터리 기술 경쟁에 불을 지피고 있다.

SK온은 김동원 한양대 교수팀과 함께 황화물계 전고체 배터리의 수명을 높인 연구 성과가 에너지·화학 분야 국제 학술지인 ‘ACS 에너지 레터스’ 4월호에 실렸다고 6일 밝혔다.

전고체 배터리는 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌 고체로 대체한 차세대 배터리다. 외부 충격에 강하고 화재 위험에서 자유로울 뿐 아니라 전기차의 주행거리를 획기적으로 끌어올린다는 점에서 ‘게임 체인저’로 통한다.

전고체 배터리에는 또 에너지 밀도를 향상시키기 위해 기존의 흑연 대신 리튬 메탈이 음극재로 들어간다. 하지만 공기 중에 반응하기 쉬운 특성 때문에 리튬 이온의 이동을 방해하는 무기물이 불균일하게 형성돼 충·방전 효율이 떨어지고, 배터리 수명이 짧아지는 한계가 있다.

SK온은 리튬 메탈 음극을 특수 용액에 담가 무기물을 제거하고 전도성이 큰 리튬나이트라이드(Li3N)와 기계적 강도가 높은 리튬옥사이드(Li2O) 기반 보호막을 형성했다. 그 결과 상온에서 300회 이상 충·방전이 가능해져 기존 음극 메탈 배터리 수명을 3배로 늘리는 효과를 확인했다고 한다.

또한 SK온은 박종혁 연세대 교수팀과 젤(gel) 형태의 고분자 전해질 경화 시간과 배터리 수명 간의 관계를 규명했다. 이 연구는 지난 2월 화학 분야 국제 학술지인 ‘앙게반테 케미’에 게재됐다.

연구에 따르면 60분간 열 경화된 전해질을 쓴 배터리는 방전 용량이 9.1% 감소했지만, 20분만 열 경화한 경우에는 34%가량 줄어드는 결과를 보였다.