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'전고체'통합검색 결과 입니다. (85건)

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ETRI, 폭발없는 차세대 전고체이차전지 상용화 "코앞"

폭발 위험없는 전고체이차전지 핵심기술이 개발됐다. 전고체이차전지는 리튬이온전지를 대체할 차세대 전지로 주목 받는다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 제조 공정이 간단하면서도 얇고 견고한 고체 전해질막을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구성과는 에너지 소재 분야 국제 학술지인 '스몰'지 온라인에 지난해 말, 표지논문으로 게재됐다. 일반적인 전고체 이차전지에는 막 내구성을 높이기 위해 두께가 수백 ㎛에서 1㎜까지 두껍게 사용한다. 그러나 이 같이 두껍게 제조할 경우 에너지 밀도 손실이 크게 발생한다. 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 기계적인 힘을 가할 때(전단) 쉽게 섬유화하는 바인더 소재를 기반으로 용매를 쓰지 않는 건식공정으로 초박막형 고체전해질막을 제작했다. 분리막 두께는 기존에 상용화된 리튬이온전지(10~20㎛) 범주에 들어가는 18㎛다. 연구진은 "셀 부피를 대폭 감소시켜 고에너지밀도 및 고성능을 구현했다"며 "1㎜ 두께의 후막형 고체전해질막 대비 최대 10배 이상 에너지 밀도를 높인 셈"이라고 설명했다. 연구진은 충·방전 간 이온전달속도를 향상시킬 경우 동시에 셀 부피 및 무게를 대폭 줄일 수 있어 고에너지 밀도를 갖는 전고체 이차전지 개발이 가능할 것으로 예상했다. 연구진은 또 바인더 소재의 분자량과 견고하게 얽힘 정도 간 상관관계를 규명하고, 공정 표준도 제시했다. 특히,고분자 바인더의 분자량과 섬유화시 얽힘 정도의 상관관계를 구조 분석을 통해 정량화했다. 전단 과정에서 공정 온도 및 시간을 최적화해 최대 98%의 고분자 바인더 섬유화를 유도, 강한 얽힘 구조의 바인더 네트워크를 형성시켰다. 스마트소재연구실 박영삼 박사는 “가격경쟁력을 갖춘 전고체 이차전지 상용화 가능성이 높을 것"으로 내다봤다. 연구책임자인 스마트소재연구실 신동옥 박사는 "그동안 난제였던 고체전해질막의 초박막화를 간단하고 빠른 공정으로 해결한 것"이라며 "초박막 고체전해질막이 적용된 파우치형 셀을 제조, 안정적인 충·방전 결과도 확인했다"고 말했다. 신 박사는 또 "실험실에서 연구하는 고체전해질막 두께는 보통 500㎛ 수준"이라며 "그런 의미에서 보면 이번에 공개한 18㎛는 상용화가 가능한 두께"라고 덧붙였다. ETRI는 이번 연구결과를 바탕으로 이온전도 성능 향상 및 전극과의 안정적인 계면 제어를 위한 연구를 진행할 예정이다. 이 연구는 ETRI 신동옥 박사와 박영삼 박사가 교신저자로, UST 윤석윤 석·박통합과정생이 1저자로 참여했다. ETRI 자체 사업과 산업통상자원부, 국가과학기술연구회 지원을 받았다.

2025.01.16 10:46박희범 기자

SK온 '전고체 배터리' 연구 성과 2건 국제 학술지 게재

SK온이 전고체 배터리 연구개발 성과를 잇따라 발표하고 기술력 강화에 박차를 가한다. 도전적인 기술 탐색과 다양한 파트너십을 통해 제조 공정 및 소재 혁신을 이끌고 차세대 배터리 경쟁력을 키운다는 전략이다. SK온은 국내 유수 대학·기관과 함께 진행한 전고체 배터리 연구개발과제 결과물이 논문으로 작성돼 최근 국제 학술지에 연이어 게재됐다고 13일 밝혔다. 일부 연구 결과에 대해서는 국내외 특허 출원도 완료했다. SK온이 김진호 한국세라믹기술원 박사 연구팀과 함께 진행한 연구는 초고속 광소결 기술을 적용한 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정 고도화가 핵심이다. 인쇄 회로 기판 공정에 주로 활용되는 광소결 기술을 배터리 제조에 접목시킨 획기적인 연구라는 평이다. 해당 연구를 다룬 논문은 에너지·화학 분야 저명한 학술지인 'ACS 에너지 레터스'에 표지 논문으로 실렸다. 논문 저자 9명 중 6명이 SK온 구성원이다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리에 적용되는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체한 배터리로 이른바 '꿈의 배터리'로 불린다. 고체 전해질 종류는 크게 황화물계, 산화물계, 고분자계로 나뉜다. 산화물계 전해질 소재는 리튬이온 이동 경로 및 기계적 강도 증가를 위해 일반적으로 1천도 이상의 고온 및 10시간 이상의 열처리 공정을 요구한다. 하지만 제조 원가 부담과 더불어 소재의 취성 파괴(재료가 파괴될 때 변형 없이 갑자기 부서지는 현상)와 같은 취약점이 대두되며 대(大)면적화가 과제로 여겨졌다. SK온은 빠른 속도와 저온 열처리가 특징인 광소결 기술을 해법으로 제시했다. 연구진은 조사된 빛 에너지의 손실을 최소화하는 유색 무기 안료를 발견해 산화물 전해질 소재에 적용시켰다. 이와 함께 선택적으로 수 초안에 열처리를 가능케 하는 초고속 광소결 기술을 활용, 최적의 균일성을 갖는 다공성 구조체를 만드는 데 성공했다. 더 나아가 연구진은 초고속 광소결 기술로 제조된 산화물 내부에 고분자 전해질을 포함하는 고분자-산화물 복합전해질을 성공적으로 구현했다. 실험 결과 이 전해질이 적용된 배터리는 우수한 수명 특성을 나타냈다. SK온은 망간리치(LMRO) 양극재의 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과도 공개했다. 서울대학교 이규태 교수 연구팀과 진행한 이 연구는 에너지 소재 분야 국제학술지인 '어드밴스드에너지머티리얼스'의 표지 논문으로 지난달 발간됐다. LMRO 활물질의 열화 메커니즘을 상세히 규명해 성능 위주로 다룬 기존 연구와 차별화했다. LMRO 양극재는 니켈, 코발트보다 저렴한 망간이 기반이 돼 원가적 이점이 크다. 다만 기존 리튬이온배터리에 적용시 액체 전해질 부반응로 인한 가스 발생, 전압 강하·용량 감소 등의 난제가 있어 업계는 전고체 배터리 적용 가능성에 대해 연구해왔다. SK온은 고온·고전압 조건 아래 충·방전 중 LMRO 활물질에서 발생한 산소(O₂)가 황화물계 고체전해질을 산화시켜 열화가 발생하는 현상을 여러 분석을 통해 규명했다. 이를 해결하기 위해 산소 발생을 저감하는 특수 코팅재를 적용해 배터리 수명을 개선하는 방법도 찾아냈다. 박기수 SK온 R&D 본부장은 “이번 성과는 SK온의 적극적 연구개발과 뛰어난 기술 역량이 학계·기관의 전문가들과 시너지를 만들어 이뤄낸 것”이라며 “SK온은 차세대 배터리 분야를 선도하기 위해 연구개발에 더욱 매진하겠다”고 말했다. SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발 중이다. 각각 2027년, 2029년에는 상용화 시제품을 생산한다는 목표다. 대전 배터리연구원에 건설 중인 차세대 배터리 파일럿 플랜트는 올해 하반기 완공 예정이다.

2025.01.13 08:41김윤희 기자

삼성SDI, 'CES 2025' 혁신상 수상 배터리 소개

삼성SDI는 7~9일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 전자·IT 전시회 'CES 2025'에서 혁신 배터리 제품과 기술을 선보였다고 10일 밝혔다. 라스베이거스 중심가에 위치한 윈 호텔에 마련된 고객 초청 전시회에는 원통형 배터리, 전기차용 각형 배터리, 전력용 에너지저장장치(ESS) 솔루션 등 최신 제품이 대거 전시됐다. 특히 전시장에는 이번 행사를 앞두고 'CES 혁신상'을 받은 배터리 관련 대표 제품들과 함께 최근 업계에서 큰 관심을 받고 있는 전고체 배터리 기술도 공개됐다. 혁신 설계와 공정 기술을 적용해 안전성과 성능을 잡은 고밀도 장수명 전기차용 각형 배터리 '프라이맥스680-EV', 무선통신 기술로 구조를 단순화해 생산 효율과 품질을 높인 전기차 배터리 모듈 '프라이맥스680 모듈 플러스' 등이 업계 관계자 시선을 사로잡았다. 전력망에 연결만 하면 바로 사용할 수 있고 안전성도 이전보다 향상된 컨테이너식 ESS 'SBB 1.5'와, 고출력·고속충전 기술을 구현한 21700 원통형 배터리 '프라이맥스50U-파워'도 전시됐다. 고에너지 밀도 제품으로 개발되는 무음극 기반 전고체 배터리도 선보였다. 삼성SDI는 지난 2023년 말부터 고객사들에게 샘플을 공급하며 2027년 상용화를 목표로 하고 있다. 삼성SDI는 전시장에 전문 도슨트를 운영하며 해당 부스 방문객과 시장조사 기관 관계자들에게 사업 부문별 핵심 제품을 소개해 이해도를 높였다. 특히 삼성SDI는 이번 'CES 2025' 전시 주제를 '초격차 기술로 지속가능한 미래 실현'으로 정하고 혁신 기술력을 선보이는 데 집중했다. 최근 전기차 캐즘, 미국 트럼프 정부 출범 등에 따른 불확실성 등 여러 악재로 인해 배터리 업계가 어려운 시기를 거치고 있으나 선제적인 기술 혁신을 통해 미래를 준비하겠다는 의지를 담았다. 최근 고금리 등으로 인한 수요 부진과 전기차 및 배터리 관련 정책 불확실성 등으로 인해 업계 실적이 부진한 가운데서도 차별화 기술 개발 및 혁신에 꾸준히 투자함으로써 향후 다가올 '슈퍼사이클'에 대비하겠다는 것이다. 삼성SDI 관계자는 "초격차 기술력을 바탕으로 지속가능한 미래를 실현하기 위한 노력과 의지를 고객들에게 선보였다"며 "최고의 배터리 기술력과 품질을 직접 확인한 고객들로부터 좋은 반응을 얻을 수 있었다"고 말했다.

2025.01.10 12:04김윤희 기자

삼성전기 "내년 소형 전고체전지 양산…갤럭시링부터"

[라스베이거스(미국)=류은주 기자] "소형 전고체 배터리는 내년 하반기 양산하고자 하는게 저희 바람입니다." 장덕현 삼성전기 사장은 8일(현지시간) 미국 라스베이거스 앙코르 호텔에서 기자간담회를 열고 이 같은 계획을 공유했다. 전고체 배터리는 기존 리튬이온배터리보다 안정성이 높아 차세대 배터리로 주목받는다. 삼성전기는 스마트폰, 스마트링, 무선이어폰, 스마트워치 등 IT 기기에 탑재할 수 있는 산화물계 소형 전고체 배터리를 개발 중이다. 고체로된 배터리다 보니 기기 모양에 맞게 배터리를 만들 수 있어 안경테, 스마트링 등 굴곡진 기기에도 탑재가 용이하다. 이미 시제품 검증에 들어간 곳도 있다. 다만, 양산 시점을 확언할 수는 없다고 장 사장은 전했다. 삼성전기 예상 로드맵에 따르면 올해 갤럭시링 내년 갤럭시버즈 등에 탑재될 가능성이 높다. 장 사장은 "(전고체 배터리는)아직 세상에 없는 기술이라 양산을 해보기 전에는 모른다"며 "내부적으로 테스트를 엄청나게 하고 있는데, 어느 정도 자신감이 생겼을 때 양산 투자에 나설 예정이며 현재 시제품을 갖고 몇몇 고객과 얘기를 진행하고 있다"고 밝혔다. 또 "고객들은 기술만 된다면 쓰고 싶어 하기에 시장은 분명히 있다"며 "문제는 양산검증으로 개발 검증은 전체의 반이며, 대량 생산 시 불량 등을 체크해 사업성을 살펴봐야 한다"고 설명했다. 삼성전기는 반도체 산업의 '게임 체인저'로 불리는 유리기판도 미래 먹거리로 준비 중이다. 유리 기판의 경우 세종사업장에 파일럿 라인을 구축한 데 이어 올해 고객사 샘플 프로모션을 통해 2027년 이후 양산에 들어갈 계획이다. 장 사장은 "적극적인 고객도 있고 아직 지켜보자는 단계인 고객도 있으며, 몇몇 고객들과 협의중"이라고 밝혔다. 다만, 유리기판의 기술적 한계들을 해결하기 위한 노력도 병행 중이다. 장 사장은 "유리 기판에 층수를 올릴 때 잘 안붙는다는 의견이 있어 이러한 단점을 개선하기 위한 연구를 하고 있으며, 유리에다 구멍을 뚫어야 하므로 레이저 업체와도 역시 R&D를 진행 중"이라고 설명했다. 실리콘 커패시터는 조금 더 가시화된 먹거리다. 삼성전기는 지난해 고객에 실리콘 커패시터 샘플 공급을 시작했고, 올해 고성능 반도체 패키지용과 AI 서버용을 양산할 계획이다. 장 사장은 "올해 한 2개 고객을 잡았다"며 "양산 후 1~2년 내로 의미 있는 매출(약 1천억원 이상)을 해보고 싶다"고 말했다. 이어 "전장 카메라 역시 새로운 성장 동력으로, 렌즈가 굉장히 비싼 디바이스인데, 비싼 글라스 일부를 플라스틱으로 바꿔 하이브리드 렌즈로 차별화를 주고자 한다. 삼성전기는 이 밖에도 고체 산화물 수전해 셀·스택 등을 미래 먹거리고 제시했다. 장 사장은 "오늘 소개한 미래 사업 반만 성공해도 사실 평탄한 거라고 생각한다"며 "IT 시장이 폭발적으로 성장하진 않지만, 일부는 성장을 이어가고 있으며 작년 보다는 올해 분위기가 조금 더 좋을 것이라 생각한다"고 말했다.

2025.01.09 16:02류은주 기자

韓·中에 밀린 日, 전고체 배터리로 자존심 회복 노린다

과거 이차전지 분야서 가장 앞섰지만 현재 한국과 중국에 밀린 일본이 차세대 배터리로 자존심 회복을 노린다. 일본은 세계 최초 리튬코발트계(LCO) 전지 상용화에 성공하며 1990년대 세계 배터리 점유율 98%를 차지했으나, 2010년 이후 한국과 중국에 밀리며 현재는 자동차 배터리 시장 점유율이 5% 이하(작년 1~10월 기준·파나소닉 3.7%)로 떨어졌다. 5일 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 일본은 세계에서 가장 많은 전고체배터리(ASSB) 관련 특허를 보유하고 있으며 꾸준히 공급망을 구축하며 대량 양산을 준비 중이다. 일본 정부는 2030년까지 일본 기업 배터리 시장 점유율 20% 회복을 목표로 총 54조5천억원에 달하는 민관 투자를 단행하기로 하는 등 지원을 강화하고 있다. 일본 정부가 작년 발표한 '배터리 공급 보장 프로그램'은 2억2천400만 달러(약 3조원) 규모 보조금을 통해 전기차 산업 생태계를 육성하고 전고체 배터리 기술 개발을 지원한다는 내용을 담고 있다. 일본 경제산업성(METI)은 도요타, 이데미츠, 미쓰이 금속, TK 웍스 등 4개 기업 R&D 프로젝트를 승인해 ASSB 관련 소재 개발과 생산 기술 혁신을 촉진하고 있다. 트렌드포스는 일본 제조업체들이 기술적 강점을 바탕으로 전고체 배터리를 전기차에 우선 적용할 가능성이 높다고 관측했다. 다만 상용화 측면에서는 중국과 한국 경쟁 업체들보다 근소한 차이로 앞서는 상황이라고 평가했다. 중국과 한국 기업 중 일부는 2027년 전고체 배터리 상용화를 목표로 하고 있다. 이는 일본 기업들이 제시한 목표보다 앞선 시점이다. 트렌드포스는 "중국과 한국은 물론 유럽, 미국 등도 전고체 배터리 기술 개발에 나서고 있어 향후 상용화를 둘러싼 경쟁이 점차 심화할 것"이라며 "일본이 ASSB 시장에서 장기적으로 선두 자리를 유지하는 것은 상당히 도전적인 과제가 될 것"이라고 분석했다.

2025.01.05 12:00류은주 기자

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