정성균 교수팀, 고체 전해질과 양극의 열 안정성 원리 규명 전고체 배터리를 더 안정적으로 활용할 수 있는 방법을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 밝혀냈다. 2일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 정성균 교수팀은 충전된 양극과 할라이드계 고체 전해질 사이의 열 안정성에 대한 연구를 통해 그 연관성을 규명했다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 리튬이온전지는 화재와 폭발 위험성이 큰 유기 액체 전해질을 사용한다. 이런 위험성으로 인해 대체품으로 비연소성 무기 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리가 주목받았다. 무기 고체 전해질 중 하나인 황화물 고체 전해질은 차세대 전고체 배터리 개발 분야의 유망 소재로 연구되고 있으나, 고체 전해질과 전극 사이에 생기는 폭발성 분해 생성물로 열에 대한 안정성 문제가 제기됐다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 할라이드계 고체 전해질을 사용했다. 이 전해질은 황화물 고체 전해질에 비해 산화 안정성이 뛰어나 양극과 복합체를 이룰 때 주로 사용된다. 연구팀은 할라이드 고체 전해질 중 대표적으로 사용되는 LIC와 양극을 혼합한 복합체를 만들어 열 안정성 평가를 진행했다. 평가 결과 해당 복합체는 분해 반응이 시작되는 온도가 높아져
“지금은 옥석가리기 국면...캐즘 현상 돌파할 것” 엠플러스가 이차전지 시장이 직면한 ‘캐즘(Chasm) 현상’ 형국을 타개하기 위한 솔루션을 제시했다. 다공정을 아우르는 복합 장비 개발과 셀 폼팩터 트랜드 대응 등이 돌파구의 핵심이다. 캐즘 현상은 초기 진입 시장에서 주류 시장으로의 진입 시 수요 정체, 시장 후퇴 등 일시적인 단절 상황을 거치게 된다는 이론으로, 미국의 컨설턴트 제프리 무어 박사가 지난 1991년 제창했다. 엠플러스는 판매량 둔화 및 가격 경쟁력 하락, 시간·주행거리 등 충전 측면 한계 등 전기차 이슈, 국가별 패권전쟁, 핵심 광물 공급망 이슈, 정치적 불안정성 등을 내세워 현재 이차전지 시장이 캐즘 국면을 거치고 있다고 평가했다. 엠플러스는 이를 타개하기 위한 방안으로 턴키 조립 공정, 이차전지 전주기 공정 장비 개발, 지속적 연구개발(R&D) 등을 꼽았다. 특히 이차전지 제조 공정 중 하나인 전국 공정에서 전극을 세로로 절단하는 슬리팅(Slitting)을 비롯해 노칭(Notching), 롤 프레스(Roll Press) 등 핵심 공정을 한 번에 통합해 진행하는 제조 장비에 대한 연구를 지속하고 있다. 아울러 차세대 배터리로 평가받
솔리비스가 연내에 전고체전지용 고체전해질 생산공장을 설립한다. 솔리비스는 올해 상반기 중 강원도 횡성군 우천산업단지에 2251평(7444㎡) 크기의 대규모 양산공장을 설립, 연내에 월 3톤 규모의 고체전해질 생산시설을 가동할 계획이라고 27일 발표했다. 솔리비스는 2년간 10억원의 연구개발비를 투입해 최첨단 고체전해질 생산공정 '3세대 습식합성 양산플랫폼'을 개발하는데 성공, 1단계로 총 152억 원을 투입해 공장동, 유틸리티동, 창고동, 사무동 등 공장건물 4개동을 건설하고 올해 안에 월간 생산능력(CAPA) 3톤을 달성할 방침이다. 솔리비스는 이차전지 제조사와 자동차 OEM이 요청해 온 샘플물량을 생산하기 위해 2023년 경기도 하남미사지구 소재 중앙연구소 내에 월생산량 100kg 규모의 파일럿 생산라인을 구축했다. 지난 2월 200kg 규모, 4월 500kg 규모로 빠르게 월간 생산능력을 확대해 왔지만 국내외 고체전해질 수요를 감당하기엔 턱없이 부족한 상태다. 고체전해질은 '꿈의 전지'라 불리는 전고체 배터리의 핵심 소재로, 화재와 폭발로부터 자유로워 궁극적인 안전성을 확보할 뿐만 아니라 훨씬 많은 양의 전기에너지를 저장할 수 있음에도 불구하고, 현재
전 세계 산업에는 넷제로(Net-zero)와 지속가능성 실현을 위한 비전과 로드맵을 제시하는 양상이 지속되고 있다. 여기에는 배터리가 글로벌 지속가능성 트렌드를 이끄는 기술로 평가받으며 주요한 축을 담당하는 중이다. 국가 차원에서도 배터리 산업 초격차 확보를 목표로 정책을 진행한다. 이 같이 전 세계 관심이 집중된 배터리는 원재료 발굴부터 생산, 활용, 재사용·재활용, 폐기까지 전 생애주기에 효율성을 접목되는 과정이 진행 중이다. 이과정에서 미중 패권전쟁, 미국 인플레이션감축법(이하 IRA), EU 배터리여권제, 전고체 배터리 개발 등 이슈가 맞물리며 새로운 변화를 예고하고 있다. 특히 배터리 제조 및 생산 영역에서는 디지털 전환 과정이 한창이다. 이는 공정 프로세스, 설비 관리 등 플랜트에서 진행되는 모든 과정을 관장한다. 쉽게 말해 모든 프로세스를 자동화로 전환하는 ‘완전한’ 스마트 팩토리 구축이 진행되는 중이다. 에너지 관리 및 자동화 솔루션 업체 슈나이더 일렉트릭은 모니터링 및 단순 제어 등 이미 상당 부분 자동화가 실현된 일반 관리 영역을 비롯해 기존 생산관리시스템(MES) 고도화를 위해 디지털 트윈(DT) 솔루션, 설비 예지보전 솔루션 등을 배터리
아이엘사이언스가 전고체 배터리 상용화를 위한 ‘리튬 음극막 연속 증착 양산장비 개발’ 다자간 체결식을 가천대학교, 나인테크와 함께 가졌다고 밝혔다. 아이엘사이언스는 가천대학교가 보유한 이차전지 핵심기술 특허인 전고체 박막 전지 제조방법(한국특허) , 음극 제조방법 및 이를 이용해 제조된 음극(한국특허), 양극 기판, 고용량 전 고상 전지 및 그 제조 방법(미국특허) 등을 양도 받고, 지난해 이차전지 권위자인 윤영수교수팀과 전고체 배터리 상용화를 위한 공동개발에 착수했다. 전고체 배터리 상용화를 앞당길 특허 기술로 리튬 음극 시트 성형 기술을 보유하고 있으며, 이 기술을 기반으로 한국과 이스라엘의 산학협업을 주관하고 있다. 아이엘사이언스는 나인테크, 가천대학교와 ‘리튬코팅 양산개발’ 및 리튬표면처리 기술 개발’을 담당하고 이스라엘 기업인 ‘애디오닉스’와 이스라엘 대학이 ‘리튬 음극에 최적화 된 3차원 구리 집전체 설계 및 제작’을 맡게 된다. 구체적으로는 아이엘사이언스가 양산형 리튬 코팅 및 리튬 표면처리 공정 기술 개발, 폴리머 전해질의 코팅 기술 개발 등을 맡는다. 가천대학교는 기능층 물질 탐색 및 가능성 검증, 각종 물질 및 시트 샘플의 물성 분석과 전기
강석주 연구팀, 수평원심주조 방식 도입…생산 속도도 13배↑ 배터리에 사용되는 고분자 고체전해질을 대량 생산할 수 있는 방법이 나왔다. UNIST 에너지화학공학과 강석주 교수팀은 수평원심주조 방식을 도입해 기존의 용해 주조 방식의 한계를 극복하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이를 통해 고분자 고체전해질의 생산량을 혁신적으로 늘릴 수 있다는 설명이다. 연구팀은 기존 철 파이프를 제조하는 수평원심주조 방식을 변형시켰다. 고분자 용액을 주입한 뒤 수평 방향으로 회전시켜 균일한 고분자 고체전해질을 만들었다. 기존 용해 주조 방식으로 균일한 모양의 고분자 고체전해질을 만들 수 없었던 것과는 상반된다. 수평원심주조 방식으로 제조한 고분자 고체전해질은 기존 방식으로 제작한 것에 비해 원재료 손실률이 거의 없다. 균일하게 제작 가능해 경제성과 효용성이 높을 뿐만 아니라 우수한 전기화학적 성능까지 보여줬다. 강석주 교수는 “기존 철 파이프를 제조할 때 사용하는 방식을 응용했다”며 “균일한 고성능 고체전해질을 대량생산까지 할 수 있는 방식”이라고 설명했다. 개발된 기술은 13배 빠른 속도로 고분자 고체전해질을 생산할 수 있다. 고분자 용액을 건조하고 진공열처리까지 하던 기존 방
이스라엘 애디오닉스와 한국이스라엘 산업연구개발재단 전고체 프로젝트 공동 참여 아이엘사이언스가 이스라엘 애디오닉스(Addionics)사와 ‘한국-이스라엘 산업 연구개발재단’에서 추진하는 전고체 과제를 수행하기 위한 MOU를 체결했다고 8일 밝혔다. 애디오닉스(Addionics)는 이차전지용 3D 전류집전체를 개발/생산하며, 미국 내 제조시설 투자를 계획하고 있는 기업이다. 양사는 3월 6일부터 3일간 개최하는 ‘인터배터리 2024’에서 ‘한국-이스라엘 산업 연구개발재단’의 프로젝트를 공동으로 진행하기로 했다. 이번 공동 프로젝트는 아이엘사이언스가 리튬코팅 양산개발과 리튬표면처리 기술 개발을 담당하고, ‘애디오닉스’는 리튬 음극에 최적화 된 3차원 구리 집전체 설계 및 제작을 맡기로 했다. 본 과제는 양사 이외에도 각국의 대학교도 참여하게 되며, 한국에서는 가천대학교 윤영수 교수팀이 참여한다. 아이엘사이언스는 2015년에도 한국-이스라엘 기업간 협력 국책과제에 참여한 바 있다. 주요 성과로는 세계 최초로 상업화에 성공한 실리콘렌즈 UV경화 기술의 경화 시간을 기존 35분에서 6분으로 단축하는 혁신 성과를 이룬 바 있다. 이를 통해 제조원가를 51% 절감하고, 시
전고체 배터리 등 차세대 폼팩터 양산 준비 진행 중 “초격차 기술로 시장 선도” 삼성SDI가 업계 최고 수준의 에너지 밀도를 가진 전고체 배터리를 양산할 계획임을 공식화했다. 삼성SDI는 인터배터리 2024에서 업계 최고 수준인 900Wh/L 에너지 밀도의 전고체 배터리 양산 준비 로드맵을 처음 대중에 공개했다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용해 화재의 위험성을 줄이고 주행거리가 늘린 배터리로 업계에서 주목하고 있는 차세대 배터리지만, '꿈의 배터리'라는 이름에 어울리게 개발 및 양산의 난이도가 매우 높아 빠른 상용화를 점치기 어려웠다. 삼성SDI는 현재 양산 중인 각형 배터리와 비교해 약 40%가량 향상된 에너지 밀도인 900Wh/L의 전고체 배터리를 개발 및 양산할 계획이라고 밝혔다. 자체적으로 조성한 고체 전해질 소재 개선과 혁신적인 무음극 기술을 통해 음극의 부피를 줄여 양극재를 추가함으로써 업계 최고의 에너지 밀도를 달성하겠다는 설명이다. 삼성SDI는 지난해 말 신설된 ASB(전고체 배터리)사업화추진팀을 중심으로 SDI연구소 S라인에서 샘플을 생산하는 등 전고체 배터리 사업화를 본격화하고 있다. 이번 전시회를 통해 세부적인 로드맵을 공개, 20
삼성SDI가 국내 최대 배터리 전시회 '인터배터리 2024'에서 업계 최고 에너지 밀도인 900Wh/L 전고체 배터리(ASB) 양산 준비 로드맵을 처음 공개한다. 삼성SDI는 오는 6∼8일 서울 강남구 코엑스에서 열리는 '인터배터리 2024'에 참가해 전고체 배터리 양산 준비 로드맵과 초급속 충전, 초장수명 등 '초격차 기술'을 대거 선보인다고 5일 밝혔다. '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용해 화재의 위험성이 적고 주행거리가 길어 배터리 업계에서 주목하는 차세대 배터리다. 삼성SDI는 이번 전시회에서 현재 양산 중인 각형 배터리(P5)와 비교해 약 40%가량 향상된 에너지 밀도 900Wh/L의 전고체 배터리 개발·양산 준비 계획을 밝힐 계획이다. 삼성SDI는 독자 조성한 고체 전해질 소재 개선과 혁신적인 무음극 기술을 통해 음극의 부피를 줄여 양극재를 추가함으로써 업계 최고의 에너지 밀도를 달성하겠다는 계획이다. 삼성SDI는 지난해 말 신설된 ASB사업화추진팀을 중심으로 SDI연구소 S라인(파일럿 라인)에서 샘플을 생산하는 등 전고체 배터리 사업화를 본격화하고 있다. 2027년 전고체 배터리 상용화가 목표다. 이번 전시에서는 업계
한국유미코아가 오는 3월 6일부터 8일까지 서울 코엑스에서 개최되는 ‘인터배터리 2024 (InterBattery 2024)’에 참가해 차세대 전기차 기술 전략 중장기 로드맵과 혁신 기술 포트폴리오를 선보일 예정이라고 밝혔다. 전년보다 확장된 전시 부스에서는 HLM(하이리튬망간) 및 SSB(전고체 배터리) 기술을 위시한 유미코아의 차세대 배터리 기술 개발 리더십과 전기차 전 차급을 커버하는 혁신 기술 포트폴리오, 천안 R&D 센터를 비롯한 글로벌 R&D 센터 인프라 및 글로벌 배터리 소재 생산 네트워크, 그리고 유미코아 배터리 소재의 지속가능성 리더십 등을 선보일 예정이다. 오는 7일에는 김기태 한국유미코아 아시아 응용 기술(Applied Technology Asia) 부문 상무가 세미나에 참석해 유미코아의 전기차용 양극재 기술 솔루션과 전략에 대해 발표한다. 또한 잡페어에도 참여하여 미래 인재 대상 1:1 직무 컨설팅 등 멘토링 프로그램을 진행하고, 기업 설명회를 열어 유미코아 기업 및 채용계획 등을 소개할 계획이다. 루 준동(Jundong Lu) 유미코아 아시아지역 총괄사장은 “유미코아는 약 30년 전부터 배터리 소재에 중점을 두고, 자체
이차전지 음극재 소재 동박 생산업체인 롯데에너지머티리얼즈가 차세대 전고체 배터리 핵심 소재인 고체전해질을 신성장 동력으로 삼고 생산설비 구축에 나섰다. 롯데에너지머티리얼즈는 5일 전북 익산2공장에서 황화물계 고체전해질 생산을 위한 파일럿 설비 착공식을 열었다고 밝혔다. 설비투자 규모는 150억 원이다. 오는 6월 말까지 연산 최대 70t 규모의 파일럿 설비를 갖추고, 연말까지 시험 가동과 안정화 단계를 거쳐 본격 가동에 들어갈 예정이다. 이와 함께 롯데에너지머티리얼즈는 국내외 전고체 전지 관련 기업에 샘플을 공급하고, 2025년 공급계약에 이어 2026년 양산을 목표로 연산 1200t까지 생산 규모를 확장할 계획이다. 롯데에너지머티리얼즈는 전고체 배터리 전해질 중 물성이 우수한 황화물계 고체전해질을 생산할 예정이다. 저비용 건식 합성공법과 특수 습식 합성공법을 적용해 고이온전도 나노급 제품 개발을 완료했다. 황화물계 고체전해질은 수분에 민감해 이슬점이 영하 50도 이하인 드라이룸에서 제조·취급해야 하지만 롯데에너지머티리얼즈는 기존 리튬이온배터리 공정의 이슬점(-35∼45도)에서도 제조·취급할 수 있는 황화물 고체전해질을 추가로 개발하고 있다. 김연섭 롯데에너
전기차 수요 성장세 둔화로 핵심 후방산업인 배터리업계에 한동안 어려움이 예상되지만, 전기차 보급 확대의 핵심인 차세대 배터리 기술 개발 노력은 이어지고 있다. 배터리는 주행거리, 안전성 등 측면에서 소비자들이 전기차 구매 여부를 결정하는 데 가장 크게 작용하는 핵심 부품이자 전기차 가격을 좌우하는 최대 요소이기도 하다. 전기차 판매량에 업황이 좌우되는 이차전지 업계는 성능을 획기적으로 높이면서 가격경쟁력까지 갖춘 차세대 배터리를 누가 먼저 상용화하느냐를 두고 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 28일 업계에 따르면 배터리업체들은 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도를 높여 주행거리를 크게 늘릴 수 있는 리튬메탈 배터리 개발과 투자에 속도를 내고 있다. 리튬메탈 배터리는 흑연이나 실리콘 음극재 대신 리튬메탈을 사용한 전지를 말한다. 리튬메탈 배터리의 에너지 밀도는 기존 리튬이온 배터리의 2배 수준인 L당 1000Wh(와트시) 수준으로 알려져 있다. 따라서 이를 전기차에 적용하면 음극재 무게와 부피를 줄여 차체 경량화를 실현하거나 주행거리와 충전 속도를 획기적인 수준으로 늘리는 것이 가능하다. 다만 리튬메탈의 화학적 불안정성을 해결할 기술적 보완이 필요해 상용화까지는
고성능/고안정성 리튬음극 및 실리콘복합재 음극 설계 및 제조 연구 아이엘사이언스가 설립한 ‘차세대 이차전지 R&D 센터’(가천대소재)의 고재환 박사와 송성근 대표이사가 공동저자로 저술한 논문이 최고 권위의 국제 학술지 ‘카본(Carbon)’에 등재됐다. ‘차세대 이차전지 R&D센터’의 고재환 박사, 아이엘사이언스의 송성근 대표, 가천대학교 ‘전지 및 에너지 변환 연구소’(Energy Materials Lab)의 윤영수 교수 및 석사과정 강하은씨가 공동으로 저술해 발표한 논문의 제목은 ‘리튬이온배터리용 실리콘의 부피 팽창을 억제하고 전기 전도도를 높이기 위한 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용하는 최근의 진전’이다. 아이엘사이언스와 가천대 연구진은 전고체 전지를 위한 차세대 음극(리튬음극, 실리콘음극)을 개발 중이며, 2019년부터 2023년까지는 실리콘음극 고성능화(부피팽창 억제, 실리콘함량 증대) 연구를 진행했다. 고재환 박사는 “실리콘은 높은 이론 비용량, 낮은 작동전위, 풍부한 자원 등이 장점으로 리튬과 마찬가지로 유망한 음극물질”이라며, “본 논문은 실리콘 음극의 고성능화를 위해 고강도/고전도성 카본나노 소재인 탄소 나노튜브와 그래핀을 활용한
산업통상자원부는 18일 양병내 통상차관보가 산업부를 방문한 데릭 존슨 솔리드파워 최고 운영 책임자(COO) 등 기업 대표단과 만나 차세대 배터리 분야 협력 방안을 논의했다고 밝혔다. 2011년 설립된 솔리드파워는 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 분야 선도 기술을 보유한 미국 기업으로, 최근 SK온, 한국전자기술연구원(KETI) 등 한국의 기업 및 공공 연구소와 양해각서(MOU)를 맺고 공동 연구개발 확대를 추진하고 있다. 양 차관보는 이번 면담에서 솔리드파워의 기술 현황, 한국과의 협력 추진 상황 등을 청취하고, 우리 정부의 첨단 산업 분야 지원 정책을 소개하면서 이차전지 분야 선도국인 한국에 대한 투자를 적극 검토해달라고 요청했다. 양 차관보는 "작년 4월 대통령 국빈 방미 등을 계기로 한미 간 첨단 산업 협력이 활발히 추진되고 있다"며 "산업부는 차세대 배터리 등 첨단 산업 분야 한미 협력을 촉진하기 위해 다양한 지원을 아끼지 않겠다"고 말했다. 헬로티 이창현 기자 |
SK온이 미국 전고체 배터리 기업인 솔리드파워와 파트너십을 강화한다. 이를 토대로 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 개발에 한층 속도가 붙을 것으로 기대된다. SK온은 세계 최대 가전·IT 전시회 'CES 2024'가 열리던 지난 10일(현지시간) 미국 라스베이거스 컨벤션센터에서 솔리드파워와 기술 이전 협약을 맺었다고 17일 밝혔다. 체결식에는 성민석 SK온 최고사업책임자(CCO)와 존 반 스코터 솔리드파워 최고경영자(CEO) 등이 참석했다. SK온은 이번 협약에 따라 솔리드파워가 보유한 전고체 배터리 셀 설계와 파일럿(시험생산) 라인 공정 관련 기술을 연구 개발에 활용할 수 있게 된다. 솔리드파워는 SK온에 황화물계 고체전해질을 공급하고 안정성과 성능이 뛰어난 전고체 배터리 개발을 도울 예정이다. 이를 통해 SK온은 2025년까지 대전 배터리 연구원에 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축할 계획이다. SK온은 자사가 보유한 기술과 노하우에 솔리드파워의 황화물계 고체전해질과 셀 기술을 접목시켜 수명과 에너지 밀도 등 성능을 대폭 강화한 전고체 배터리를 개발한다는 계획이다. 양사는 전고체 배터리 개발 이후 상용화를 위한 협력도 이어갈 방침이다. SK온은 20
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UPDATE: 2024년 04월 28일 20시 13분
