국내 배터리 기술 기업인 자인에너지가 고체 고분자 전해질 기반 5Ah(암페어)급 리튬고체배터리 셀 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.
이번에 개발된 배터리는 우수한 화재 안전성과 내구성을 지닌 것이 핵심적 특징이다. '못 관통 시험'(Nail penetration test)에서 단락(합선)이 발생했음에도 불구하고, 가스 방출이나 발화 및 연소현상이 전혀 발생하지 않았다.
자인에너지가 개발한 고체 전해질은 기존 액체 전해질 기반 리튬이온배터리와 달리 내부 단락 시에도 열폭주 현상을 억제하는 특성을 지닌 것으로 나타났다.
특히 못이 박힌 상태에서 배터리 셀의 개방회로전압(OCV)이 24시간 이상 안정적으로 유지됐다. 물리적 손상에도 충방전이 정상적으로 진행되는 등 기존 리튬이온배터리가 보여줄 수 없는 높은 안전성과 내구성을 보였다.
성능 측면에서는 내부저항, 충방전 수명, 고속충방전 특성 등 기존 리튬이온배터리와 동등하거나 그 이상의 수준으로 나타났다. 전기차 및 에너지저장장치(ESS), 웨어러블 디바이스와 같은 고안전성이 요구되는 시장에 즉시 적용될 수 있는 수준의 성능과 신뢰성을 갖추었다는 평가다.
자인에너지의 리튬고체배터리는 in-situ 열중합 고분자 고체 전해질을 채택해 기존 리튬이온배터리 공정을 그대로 활용할 수 있다. 설비 투자 및 공정 비용으로 대규모 양산에 어려움을 겪는 황화물계 또는 산화물계 전해질 기반 전고체전지와 비교해 높은 가격 경쟁력을 갖췄다.
자인에너지는 이같은 전해질 기술 경쟁력을 인정받아 지난해 국내 대표 액셀러레이터(AC) 블루포인트파트너스 등의 투자를 유치하고 딥테크 팁스(TIPS)까지 추천·선발됐다. 현재 목표로 하는 고체배터리 시장은 2035년까지 약 15조원 규모로 성장이 전망된다.
이주현 자인에너지 대표는 "고체전지의 핵심 목표는 화재 안전성과 성능 확보로서 이런 핵심 목표를 달성하고 상용화 가능한 고체전지를 시장에 내놓는 것이 중요하다"며 "당사의 고분자 전해질 기반의 고체 배터리가 출시되면 전기차, ESS, 웨어러블 배터리 시장에서 중요한 역할을 하게 될 것"이라고 말했다.
한편 자인에너지는 현재 개발된 5Ah급 리튬고체배터리 셀 외에도 50~100Ah급 대형 셀 개발을 추진한다. 전기차, ESS, 웨어러블 기기 등 다양한 응용 분야에서 사업 확장을 본격화한다는 계획이다.
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