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아이엘사이언스, 산학협력 특허기술로 전고체배터리 상용화 도전


가천대 보유 ‘금속 리튬(Li) 기반 음극 혁신소재·전고체전지 시스템’

[아이뉴스24 고종민 기자] 아이엘사이언스가 가천대학교 ‘전지·에너지 변환 연구소’(Energy Materials Lab) 윤영수 교수팀과 함께 차세대 전고체 배터리 상용화 기술개발에 착수한다고 19일 밝혔다.

리튬 음극 시트·전고체 리튬이온 박막배터리 샘플을 들고 있는 연구진이 사진촬영을 하고 있다. (좌측부터) 가천대 윤영수 교수, 아이엘사이언스 오성호 CTO, 가천대 고재환 박사. [사진=아이엘사이언스]
리튬 음극 시트·전고체 리튬이온 박막배터리 샘플을 들고 있는 연구진이 사진촬영을 하고 있다. (좌측부터) 가천대 윤영수 교수, 아이엘사이언스 오성호 CTO, 가천대 고재환 박사. [사진=아이엘사이언스]

아이엘사이언스는 가천대학교와 ‘금속 리튬(Li) 기반 음극 혁신소재·전고체전지 시스템’ 개발을 위한 산학협력 협약을 체결한 바 있다.

가천대는 국내 최초로 배터리공학과를 설립하는 등 이차전지 분야에서 선도적인 역할을 하고 있으며, 이번 협약을 통해 대학이 보유한 핵심기술 특허인 △전고체 박막 전지 제조방법(한국특허) △음극 제조방법·이를 이용해 제조된 음극(한국특허) △양극 기판, 고용량 전 고상 전지 ·그 제조 방법(미국특허) 등을 아이엘사이언스로 양도하기로 했다.

윤영수 가천대 신소재공학과 교수는 연세대 세라믹공학 학사, 카이스트 원자력공학 석박사 출신의 이차전지 분야 권위자이다. 2023년에는 ‘한국 세라믹학회지(Journal of the Korean Ceramic Society)’에 ‘고체 사이의 경계면을 수정하기 위한 기능성 재료, 전고체 리튬 금속의 전해질 및 리튬 전극 배터리’ 논문을 게재했다.

또한 2020년에는 국제 학술지인 ‘세라믹 인터내셔널(Ceramics International)’에 ‘리튬인산질화물 박막의 구조적·전기화학적 특성에 대한 사후 어닐링의 영향’을 게재한 바 있다. 이외에도 이차전지와 관련한 다수의 리뷰 논문을 저명한 국제 학술지에 게재해 왔다.

윤 교수가 이끌고 있는 전지·에너지 변환 연구소(EML)는 기능성 나노 분말 합성·2차원 코팅 기술에 기반한 기능성 에너지 재료를 연구하고 있다. 특히 나노 구조의 금속 산화물, 기능성 세라믹 분말 합성·표면 제어 코팅 공정 개발에 주력하고 있다.

현재 진행되고 있는 연구 결과물들은 하이브리드 연료전지, 원자력 안정성 극대화 소재·차세대 고체전지의 실효적 구현을 위한 공정 개발에 핵심적 역할을 할 것으로 기대된다.

전고체 배터리는 배터리 산업에서 액체 전해액을 사용하는 기존 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고 폭발이나 화재의 위험이 없다. 안전을 위한 별도의 장치 없이 배터리 내 공간을 효율적으로 활용할 수 있어, 더 많은 활성 물질을 넣어 배터리 용량을 늘릴 수 있는 장점이 있다. 고용량을 요구하는 모듈과 팩 형태의 미래형 전기차 배터리 시스템을 만드는데 있어 최적인 ‘꿈의 배터리’로 알려져 있다.

특히 아이엘사이언스가 윤영수 교수팀과 집중 개발할 금속 리튬 기반의 음극은 기존 전지 뿐 아니라 차세대 고체 전지에도 적용할 수 있다는 기술적, 경제적 장점을 동시에 가지고 있다. 또한 분말 기반의 음극과 다르게 플렉서블(flexible) 형 전지 구현이 용이하다. 로봇, 도심형 에어 모빌리티, 웨어러블 디바이스 등 다양한 미래산업 분야로 확장적용이 가능하다.

‘SNE리서치’에 따르면 전고체 배터리를 탑재한 전기차 비율은 2024년 2%에서 2030년 10%로 증가할 것으로 전망되고 있다. 또한 일본 시장조사업체 ‘후지경제’는 2035년 전고체 배터리 시장규모가 32.6조원에 이를 것으로 예측했다.

회사 관계자는 “아이엘사이언스는 세계 최초로 LED용 실리콘렌즈를 개발해 상용화한 저력이 있는 회사”라며 “가천대 윤영수 교수팀이 그 동안 축적한 독보적 연구개발 성과를 신속히 상용화해 이차전지 밸류체인 내 소재·시스템 분야 강소기업으로 도약하겠다”고 강조했다.

/고종민 기자(kjm@inews24.com)






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