소형 전고체배터리 상용화의 가장 큰 난제로 꼽히던 전극·전해질 계면 저항 문제가 국산 신기술로 개선될 전망이다.
4일 관련 업계에 따르면 신기술 소재 기업 아이엘은 박막공정 기반 소형 전고체배터리에 적용 가능한 핵심 계면제어 기술을 최근 검증했다.
아이엘은 2023년 가천대로부터 ‘전고체 박막 전지용 전극 수리장치 및 수리방법, 전고체 박막 전지 제조방법’ 특허를 기술이전 받아 연구개발(R&D)을 이어왔다. 최근 데모 설비를 통한 검증을 완료했다. 회사 측에 따르면 해당 기술 적용 시 소형 전고체배터리의 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제조 수율 증가도 가능해 상용화에 큰 돌파구가 될 전망이다.
기존 박막공정 기반의 마이크로 전고체배터리는 우수한 안정성과 성능을 구현이 가능하다. 휴대형 기기와 플렉서블 기기, 의료용·군용 디바이스 등 다양한 분야에서의 적용이 기대됐다. 그러나 그 동안은 시장에서 요구하는 용량 구현에 한계가 있어 본격적인 시장확보에 제한이 있었다. 아이엘이 확보한 핵심기술은 그 동안 고용량 구현에 가장 큰 장애물이 됐던 전극·전해질의 계면 문제를 크게 개선해 돌파구를 마련할 수 있다는 기대가 나온다.
특히 아이엘은 이 특허기술을 활용해 용량 증가와 함께 공정 개선을 동시에 실현할 수 있는 가능성을 확인했다고 설명했다. 기존 박막공정에서는 전극 두께가 두꺼워질수록 막의 응력이나 이물 성장으로 인해 불량이 발생해 용량 증가에 제약이 있었다.
반면 일반적인 습식·건식 제조공정으로는 두께 구현은 가능하지만, 계면이 거칠어 박막 고체전해질의 균일한 코팅이 불가능했다. 아이엘은 이러한 문제를 해결하기 위해 펨토 레이저 기반 전극 수리장치를 고안했고, 최근 검증을 마침으로써 박·후막 하이브리드 형태의 소형 전고체배터리 구현을 가능하게 했다.
아이엘 관계자는 “아이엘의 전극·전해질 계면제어 핵심기술은 기존 박막형 전고체배터리의 한계를 넘어 실제 다양한 분야에 획기적으로 적용이 가능한 고용량의 제품 구현을 가능하게 할 것으로 예상된다”며 “이번 성과를 기반으로 양산형 설비 개발, 제조 비용 감소를 위한 연구에 매진할 것”이라고 밝혔다.