화학·소재

브이티지엠피, 리튬황 배터리 단점 보완 ‘전극 구조체 제조 장비’ 완성 목전

디지털데일리 발행일 2023-03-28 17:45:56
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이건한


[디지털데일리 이건한 기자]브이티지엠피가 리튬황 배터리 상용화를 앞당기기 위한 장비 개발에 박차를 가하고 있다. 브이티지엠피는 한국전기연구원과 함께 연구한 리튬황 전극 구조체 제조용 장비 완성이 목전에 이르렀다고 28일 밝혔다.

리튬황 전지의 에너지 밀도는 이론상 현재 널리 쓰이는 리튬이온 전지의 약 7배 수준이다. 양극 소재로 쓰이는 ‘황’은 자원의 양도 풍부해 2차전지 제조 단가를 크게 낮출 수 있다.

다만 전기화학 반응 중 생성되는 리튬폴리설파이드와 황의 낮은 전도성으로 인해 전지 수명이 짧고 내부의 단락 발생 등 전지 내구성과 관련된 단점이 상용화의 애로사항으로 꼽혔다. 따라서 이런 문제를 해결할 수 있는 리튬황 전지용 전극 개발이 필수적으로 요구되며, 상용화 단계에서의 전극제조장비 및 제조공정의 개발 역시 중요한 기술적 해결과제로 남아 있다.

한국전지연구원은 해당 문제 해결을 위해 리튬-황 전지 구동 시 반응 메커니즘에서 생성되는 리튬황고분자의 전해질 용해를 차단하는 방식을 고안했다. 초기 황을 로딩할 때 전극 물질의 표면 처리를 더해 황과의 상호결합력을 향상시키는 것이다. 이와 관련해선 다양한 특허도 출원됐다.

브이티지엠피는 한국전기연구원의 이러한 성과를 바탕으로, 2021년에 한국전기연구원과 리튬황 이차전지와 관련 기술이전 계약을 체결한 바 있다. 특허의 기술명칭은 ▲2차 전지용 3차원 전극 구조체 및 이의 제조 방법과 ▲황 담지 탄소나노튜브 전극의 제조방법, 이로부터 제조되는 황 담지 탄소나노튜브 전극 및 이를 포함하는 리튬-황 전지다.

브이티지엠피와 한국전기연구원은 동 기술의 기초연구 성과를 바탕으로 ‘리튬황 전극 구조체 제조용 장비’의 제작 완성을 눈앞에 두고 있다. 실험장비는 진공기반의 롤투롤 방식을 도입해 연속 생산되는 대량생산 기술개발을 목적으로 한다. 개발된 장비는 원천기술 보호를 위해 2건의 특허도 출원됐다.

브이티지엠피의 관계자는 4월 중순 상용화 실험의 본격 가동을 목표로 파주 사업장에 리튬황 상용화 연구 실험실을 구축 중”이라며 “박사급 연구 인력도 추가 채용했다”고 말했다.

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이건한
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