▲ 이온 흡착형 바인더가 적용된 LMFP 전극 시제품(左)과 3Ah급 전지 셀

한국자동차연구원(이하 한자연)이 차세대 배터리 기술 개발과 기업 기술이전을 통해 국내 배터리 산업 생태계를 강화하고 있다.

한자연(원장 진종욱)은 차세대 보급형 배터리 시장에서 주목받고 있는 ‘리튬망간인산철(이하 LMFP)’ 과 ‘나트륨 전지’의 전극 기술 2건을 국내 배터리 전극 전문기업 JR에너지솔루션에 이전했다고 27일 밝혔다.

이번 기술 이전을 계기로 양측은 해당 기술의 상용화를 추진하고, 차세대 배터리 시장 선점과 산업 활성화를 위한 협력을 본격화할 계획이다.

LMFP 배터리는 기존 리튬인산철(LFP) 배터리에 망간을 더해 에너지 밀도를 높인 차세대 배터리로 주목받고 있다. 다만, 충·방전 과정에서 망간이 용출되어 전해액을 고갈시키고 수명을 단축시키는 문제를 안고 있었다.

이에 한자연은 망간 양이온을 효과적으로 흡착할 수 있는 특수 수계 바인더를 적용한 기술을 개발했다. 이를 통해 고온 환경에서 망간 용출을 억제함으로써 배터리의 수명과 저장 성능을 기존 배터리와 대비하여 15% 이상 개선했다.

나트륨 전지는 가격 경쟁력을 바탕으로 리튬의 대안으로 부상하고 있지만, 제조 과정에서 전체 셀 용량이 감소하는 문제가 상용화의 걸림돌로 지적되어 왔다. 

이에 한자연은 양극층 상부에 별도의 ‘희생양극 코팅층’을 형성하는 기술을 통해 이러한 문제를 해결했다. 해당 기술은 비가역 용량으로 인해 제한되었던 나트륨 전지의 에너지 밀도를 20% 이상 향상시켜 상용화 가능성을 높였다.

특히 이번에 이전된 2건의 기술은 기존 전극 제조 공정에 그대로 적용할 수 있어 공정 편의성이 높다는 점이 특징이다. 추가적인 설비 투자나 비용 증가 없이도 배터리 특성 개선이 가능해 산업 현장에서의 적용성을 높였다.

진종욱 한국자동차연구원 원장은 “한자연이 개발한 기술이 산업 현장에서 성공적으로 상용화되고, 나아가 국내 산업 생태계 강화와 글로벌 차세대 배터리 기술 경쟁력 확보로 이어질 수 있도록 지속적인 지원을 아끼지 않겠다”라고 밝혔다.

한편 이번 성과는 한국연구재단의 ‘나노 및 소재기술개발사업’ 지원을 받아 수행한 ‘다차원 물리·화학 구배 기술 기반 고에너지밀도 올리빈계 양극 소재-전극 개발’ 과제를 통해 도출됐다.