SK온은 국내 유수 대학·기관과 함께 진행한 전고체 배터리 연구개발 과제의 결과물이 논문으로 작성돼 최근 국제 학술지에 연이어 게재됐다고 13일 밝혔다. 일부 연구 결과에 대해서는 국내외 특허 출원도 마쳤다.
SK온은 김진호 한국세라믹기술원 박사 연구팀과 함께 초고속 광(光)소결 기술을 적용한 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리 제조 공정 고도화 연구를 진행했다. 광소결은 강한 빛 에너지를 순간적으로 가해 분말 입자의 결합을 촉진, 강도·내구성 등이 향상된 고체 덩어리를 만드는 공정이다. 그간 인쇄 회로 기판을 만들 때 주로 활용됐지만, 이를 배터리 제조에 접목한 것이다.
해당 연구를 다룬 논문은 에너지·화학 분야의 저명한 학술지인 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'에 표지 논문으로 실렸다. 논문 저자 9명 중 6명이 SK온 구성원이다.
이밖에 SK온은 망간리치(LMRO·Li- and Mn-rich layered oxides) 양극재의 황화물계 전고체 배터리 적용 가능성을 분석한 연구 결과도 공개했다. 이규태 서울대학교 교수 연구팀과 진행한 이 연구는 에너지 소재 분야의 권위 있는 국제 학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)'의 표지 논문으로 지난달 발간됐다. LMRO 활물질의 열화 메커니즘을 상세히 규명해 성능 위주로 다룬 기존 연구와 차별되었다는 평가를 받는다.
LMRO 양극재는 니켈, 코발트보다 저렴한 망간을 기반으로 해 원가적 이점이 크다. 다만 기존 리튬이온배터리에 적용하면 액체 전해질 부반응로 가스가 발생하고, 전압 강하·용량이 감소하는 등 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 줄이는 특수 코팅재를 적용해 배터리 수명을 개선하는 방법도 찾아냈다.
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.