SK온, 전고체 신기술 잇단 성과…국제 학술지서 기술력 입증

SK온과 한양대학교의 ‘황화물계 리튬 메탈 음극 보호막 적용 연구 결과’가 담긴 국제 학술지 ‘ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’의 논문. 사진제공 ｜SK온

SK온이 전고체 배터리 분야에서 잇따른 연구 성과를 내며 차세대 배터리 기술 선점에 나섰다. 황화물계 전고체 전지 수명을 3배 향상시키는 리튬 메탈 음극 보호막 기술과, 젤 고분자 전해질 경화 시간에 따른 배터리 수명 차이를 규명한 연구가 각각 세계적 학술지에 게재되며 기술력을 인정받았다. 학계 협력 기반의 연구개발 전략이 결실을 맺고 있다는 평가다.

SK온은 한양대학교 김동원 교수팀과 황화물계 전고체 전지 수명 향상 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 리튬 메탈 음극 표면에 전도성 리튬나이트라이드(Li₃N)와 강도 높은 리튬옥사이드(Li₂O) 기반 보호막을 형성해 충·방전 수명을 300회 이상으로 늘리는 데 성공했다. 이는 기존 대비 3배 이상 향상된 수치다.

이번 연구 결과는 에너지·화학 분야 국제 학술지 ‘ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’ 4월호에 게재됐으며, 국내외 특허 출원도 완료됐다. 또, SK온은 연세대학교 박종혁 교수팀과 함께 젤 고분자 전해질(GPE) 경화 시간에 따른 배터리 수명 변화를 규명했다. 연구에 따르면 60분간 열 경화된 전해질을 사용한 배터리는 방전 용량 감소율이 9.1%에 그쳤으나, 20분 경화 시 약 34% 감소해 수명에 큰 차이를 보였다.

경화 시간이 짧을 경우 양극 보호층 분해로 인한 성능 저하가 발생하는 것으로 나타났다. SK온은 양자역학 밀도 범함수 이론(DFT)을 통해 초기 충전 단계에서의 부반응 메커니즘도 과학적으로 입증했다. SK온은 현재 고분자-산화물 복합계와 황화물계 두 종류의 전고체 배터리를 개발 중이며, 각각 2028년과 2030년 상용화를 목표로 하고 있다.


원성열 기자 sereno@donga.com