[한스경제=권선형 기자] 롯데케미칼이 국내 최초로 고분자계 고체전해질 기반 ‘분리막 코팅소재 제조 기술’을 개발하고 국내특허 출원을 완료했다. 2021년 리튬메탈음극재 개발 미국 스타트업인 ‘소일렉트(SOELECT)’에 지분투자와 공동연구개발에 나선지 약 2년여만의 결실이다. 

‘분리막 코팅소재 제조 기술’은 차세대 반고체‧전고체 리튬메탈배터리에 사용되는 리튬메탈음극재의 불안정성을 해결하기 위한 기술이다. 리튬이온의 흐름성을 개선하는 기능성 소재를 리튬메탈배터리 분리막에 코팅해 덴드라이트 현상을 억제함으로써 리튬메탈배터리의 내구성을 개선하는 것이 기술의 핵심이다.

리튬에 바늘처럼 성장하는 현상인 덴드라이트는 전지의 활성을 저하시키는 가지모양의 결정으로 기존 리튬이온배터리의 수명과 안전성을 떨어뜨리는 주요 원인이다. 배터리 내부의 전극 표면에 덴드라이트가 형성되기 시작하면 양극과 음극을 활발히 오가야 하는 리튬이온의 이동이 원활하지 못하게 돼 배터리의 에너지 효율이 떨어지고, 수명 저하로 이어질 수 있다. 아울러 덴드라이트가 자라며 크기가 계속 커질 경우 배터리의 핵심 소재인 ‘분리막’까지 손상될 수 있다. 분리막이 손상되면 양극과 음극이 직접 맞닿게 되면서 내부 단락을 일으키고 저항이 생길 수 있다.

롯데케미칼은 ‘분리막 코팅소재 제조 기술’을 통해 리튬메탈음극재의 장기 안정성과 내구성을 확보할 수 있을 것으로 보고 있다.

롯데케미칼 관계자는 “500사이클에서 90% 이상의 용량 보존율을 보여, 기존 코팅이 없는 분리막 대비 약 30% 이상의 내구성 향상 효과를 낼 것으로 보인다”며 “기존 리튬이온배터리에 적용되는 제조설비에 기술을 활용하면, 차세대 반고체‧전고체 리튬메탈배터리 생산설비 구축 시 투자비를 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다.

롯데케미칼은 현재 국내외 리튬메탈배터리 연관업체, 대학 등과 기술 적용을 위한 테스트를 진행 중이다. 향후 전문 연구기관들과 추가 협력관계를 구축할 계획이다. 이를 통해 리튬메탈음극재가 적용 가능한 시장을 개척하고, 리튬메탈배터리의 상용화를 앞당긴다는 목표다.

황민재 종합기술원장은 “롯데케미칼이 가진 미래소재기술을 통해 배터리 핵심 기술을 확보함으로써 글로벌 배터리 소재 시장을 적극 공략하고 관련 시장을 선도해 나가겠다”고 밝혔다.

조성진 소일렉트 대표는 “이번 롯데케미칼과의 공동개발을 통해서 고용량 리튬 메탈 음극의 수명특성 향상을 위한 고분자형 전해질 및 이를 응용한 소재 및 공정 기술을 개발했다”며 “앞으로 다양한 협력으로 고안정성 리튬메탈배터리 상용화에 속도를 내겠다”고 밝혔다.

한편, 롯데케미칼은 지난해 ‘전지소재사업단’을 신설하고 신성장동력의 일환으로 배터리 소재 사업의 역량 확대에 나서고 있다. 올해 하반기에는 대산공장 내 전기차 배터리용 전해액 유기 용매인 고순도 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC) 생산 시설의 기계적 준공을 앞두고 있다. 향후에는 친환경차 수요 증가와 신재생에너지 확대에 대비해 전기차-배터리–소재로 이어지는 글로벌 Supply chain의 핵심 기업으로 성장한다는 계획이다.

권선형 기자 peter@sporbiz.co.kr