[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지융합연구부 김재현 박사팀이 경북대 전상은 교수팀과 함께 고체 전해질을 사용한 세계 최고 수준의 전고체 리튬금속전지를 개발했다. 이 이차전지는 전체적인 전지 부피를 줄이고 분리막을 필요로 하지 않으며, 구부러질 수 있기 때문에 향후 폭발이나 화재의 염려가 없는 웨어러블 디바이스 전원용 전지로 사용될 것으로 기대된다. 22일 DGIST에 따르면, 이 리튬금속전지는 안정적인 고체 전해질 분리막이 형성돼 300㎂/㎠의 높은 전류 밀도에서 충방전을 500번 이상 반복해도 안정적으로 작동했으며, 풀셀에서 300번 충방전 후에도 99.7%의 높은 용량을 유지했다. 현재 널리 쓰이는 이차전지에 들어간 액체 전해질은 외부 충격이나 변형으로 분리막이 손상되면 화재나 폭발의 위험이 있다. 특히, 충·방전을 계속 하면서 리튬이 나뭇가지 모양으로 성장하는 '덴드라이트' 현상이 발생해 폭발이나 화재를 일으키기도 한다. 이 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하게 되면 화재 및 폭발의 위험성을 방지할 수 있게 된다. 또한 분리막도 필요 없어 전체적인 전지의 부피도 줄일 수 있는 장점이 있다. 연구진은 고체 고분자 전해질에 탄성이나 강도를 조절하는데 쓰이는 고체 가소제를 첨가했다. 이를통해 리튬금속전지는 음극이 전해질에 접촉하는 부분에서 리튬 덴드라이트의 형성을 억제해 안정성이 향상됐다. 김재현 박사는 "안정성을 높이고 용량 유지율을 향상시킨 고체 전해질을 개발함으로써 리튬금속전지의 성능을 크게 향상시켰다"며 "향후에도 안정적이고 효율적인 이차전지 개발을 위해 노력하겠다"라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 고체전해질을 에너지 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

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[파이낸셜뉴스] 최근 삼성SDI와의 합작 법인 소식에 GM이 전고체 배터리 기업에 투자해 성장 지원과 협력을 모색하고 있다는 소식이 들려오고 있다. 해당 주인공은 애디오닉스다. 최근 아이엘사이언스와 전고체 배터리 3D 리튬음극시트 공동 개발에 성공한 기업이다. 애디오닉스는 2017년 설립된 이스라엘 텔아비브와 영국 런던에 기반을 둔 기업이다. 전기차 배터리의 2D 적층 전극 구조를 3D로 재설계하는 기술 개발에 중점을 두고 있다. 2일 관련업계에 따르면 애디오닉스의 3D 설계는 방열·냉각 시스템을 개선, 에너지 밀도를 향상하면서도 안정성과 오랜 수명을 갖춘 배터리를 생산할 수 있는 것으로 알려졌다. 특히 전극 전체에 걸쳐 열 방출 개선 효과를 제공하며 빠른 충전 시간, 높은 전력, 향상된 안정성 등을 지원한다. 애디오닉스의 공정 솔루션은 기존 배터리 생산 장비와 호환돼 제조 비용을 크게 줄일 수 있다. 애디오닉스의 기술은 2024년 상용화를 목표로 하고 있는데 이미 미국과 유럽 자동차 제조업체, 배터리 공급업체와 협력해 시범 테스트를 진행하고 있다. LFP(리튬·인산·철), NMC(니켈·망간·코발트), 전고체(SSB)배터리를 대상으로 한다. 최근 전고체(SSB)배터리 분야에선 국내 기업으로 알려진 아이엘사이언스와 협력해 3D 리튬음극시트의 공동개발에 성공했다. 현재 양산화를 모색화 중인 것으로 알려졌다. 애디오닉스는 회사의 기술력을 인정받아 지난 22년 캐나다의 '마그마 인터내셔널' 등에 처음 시리즈 A 투자를 유치했다. 해당 투자는 이스라엘 벤처 펀드 '딥 인사이트'가 주도했으며 총 2700만 달러(약 326억 원)을 조달했다. 이후 최근인 24년 7월 GM이 지난 7월 시리즈B 투자에 GM벤처스를 통해 참여했다. 해당 투자는 GM벤처스와 딥 인사이트가 공동 주도해 3900만 달러(약 540억 원)을 유치했다. GM은 해당 투자와 관련해 애디오닉스의 회사 성장을 지원하고 협력기회를 모색한다는 입장이다. 해당 투자와 관련해 GM Ventures의 상무 이사인 아니르반 쿠머는 "GM의 투자는 전기 자동차의 미래를 가능하게 할 올바른 기술을 식별, 투자, 개발한다는 우리의 광범위한 사명을 지원한다"라며 "애디오닉스의 전류 수집기 설계는 더 낮은 비용으로 향상된 배터리 성능을 가능하게 하는 데 유망하다. 우리는 애디오닉스의 성장을 지원하기를 열망하며 앞으로도 협력 기회를 계속 모색하기를 기대한다"라고 말했다. 한편 애디오닉스는 국내 기업과도 인연이 있다. 국내기업인 아이엘사이언스는 지난 6월 애디오닉스와 공동으로 3D 리튬음극시트 개발에 성공했다. 리튬금속음극은 현존하는 음극 소재 중 가장 높은 에너지 밀도를 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 이를 소재로 활용할 경우 고에너지밀도의 고성능 음극 구현이 가능하다. 최근 전고체 전지에 대한 관심이 높아지면서 이에 적합한 고안정성의 리튬금속음극에 대한 필요성이 커지며 큰 관심을 받았다. 아이엘사이언스와 애디오닉스는 해당 기술에 대해 ‘2024년 한-이스라엘 공동기술 개발사업’ 수행을 통해 양산화 개발까지 완료 할 예정이다. kakim@fnnews.com 김경아 기자

전기차에 대한 불안감이 커지면서 전고체 배터리 관련주와 하이브리드카 관련주가 연일 강세를 보이고 있다. 국내외에서 잇따라 발생한 전기차 화재가 투자심리에 불을 지폈다. 배터리 화재 차단 관련한 액침냉각기술 관련주가 급등하는 등 다양한 수혜주가 등장하는 양상이다. 20일 코스닥시장에서 한농화성의 주가는 전 거래일 대비 17.14% 급등한 2만300원에 장을 마감하며 7거래일 연속 상승세를 이어갔다. 시장이 급락했던 지난 5일 기준으로 지금까지 상승률이 90.79%에 달한다. 벤츠에 이어 테슬라까지 국내외에서 발생한 전기차 화재가 주가를 끌어올렸다. 한농화성의 연이은 급등은 전기차 화재의 대안으로 전고체 배터리가 주목받은 덕분이다. 전고체 배터리는 주요 요소가 모두 고체로 구성돼 안정성, 공간 활용도 등에서 현재 전기차에 적용된 리튬이온 전지를 뛰어넘는 '게임 체인저'로 알려져 있다. 액체 전해질을 사용하는 2차전지와 달리, 발화·폭발 가능성이 현저히 낮지만 아직까지 상용화 단계에 이르진 못했다. 한농화성은 국책과제인 '리튬금속고분자전지용 전고상 고분자 전해질 소재 합성 기술 및 상용화 기술 개발'의 주관기업으로 전고체 배터리 전해질을 개발하고 있다. 전고체 배터리주에 이어 액침냉각 관련주 케이엔솔도 이날 7.96% 급등했다. 액침냉각은 서버를 액체에 넣은 상태에서 가동시키는 기술로, 데이터센터를 대상으로 사업이 진행돼왔다. 하지만 전기차 배터리 화재 이후 액침냉각기술이 주목받는 모습이다. 또 다른 액침냉각 관련주 GST도 지난 6일 이후 상승 폭이 33.66%에 달한다. 자동차부품주 코리아에프티는 전기차 화재로 하이브리드차의 인기가 지속될 것이라는 관측 속에 상승세를 나타냈다. cynical73@fnnews.com 김병덕 기자

[파이낸셜뉴스]   전기차에 대한 불안감이 커지면서 전고체 배터리 관련주와 하이브리드카 관련주가 연일 강세를 보이고 있다. 국내외에서 잇따라 발생한 전기차 화재가 투자심리에 불을 지폈다. 배터리 화재 차단 관련한 액침냉각기술 관련주가 급등하는 등 다양한 수혜주가 등장하는 양상이다. 20일 코스닥시장에서 한농화성의 주가는 전 거래일 대비 17.14% 급등한 2만300원에 장을 마감하며 7거래일 연속 상승세를 이어갔다. 시장이 급락했던 지난 5일 기준으로 지금까지 상승률이 90.79%에 달한다. 벤츠에 이어 테슬라까지 국내외에서 발생한 전기차 화재가 주가를 끌어올렸다. 한농화성의 연이은 급등은 전기차 화재의 대안으로 전고체 배터리가 주목받은 덕분이다. 전고체 배터리는 주요 요소가 모두 고체로 구성돼 안정성, 공간 활용도 등에서 현재 전기차에 적용된 리튬이온 전지를 뛰어넘는 '게임 체인저'로 알려져 있다. 액체 전해질을 사용하는 2차전지와 달리, 발화·폭발 가능성이 현저히 낮지만 아직까지 상용화 단계에 이르진 못했다. 한농화성은 국책과제인 '리튬금속고분자전지용 전고상 고분자 전해질 소재 합성 기술 및 상용화 기술 개발'의 주관기업으로 전고체 배터리 전해질을 개발하고 있다. 전고체 배터리주에 이어 액침냉각 관련주 케이엔솔도 이날 7.96% 급등했다. 액침냉각은 서버를 액체에 넣은 상태에서 가동시키는 기술로, 데이터센터를 대상으로 사업이 진행돼왔다. 하지만 전기차 배터리 화재 이후 액침냉각기술이 주목받는 모습이다. 또 다른 액침냉각 관련주 GST도 지난 6일 이후 상승 폭이 33.66%에 달한다. 유진투자증권 황성현 연구원은 "전기차 배터리 화재 사고가 연이어 발생하며 화재 방지에 대한 시장의 관심이 확대됐다"면서 "배터리열관리시스템(BTMS)의 중요성이 부각될 것이라고 판단하며, 데이터센터에 적용 중인 액침냉각이 차량에도 도입될 것으로 예상한다"고 말했다. 자동차부품주 코리아에프티는 전기차 화재로 하이브리드차의 인기가 지속될 것이라는 관측 속에 상승세를 나타냈다. 하이브리드차에 장착되는 카본 캐니스터를 생산하는 업체로, 지난 5일 4255원이던 주가가 이날 6450원까지 올라 상승 폭이 51.59%에 달한다. 2·4분기 영업이익이 전년동기 대비 156.4% 급증할 만큼 하이브리드차의 인기가 실적으로 이어지고 있다. cynical73@fnnews.com 김병덕 기자

[파이낸셜뉴스] 스마트폰 한 대 가격이 100만원에 육박하지만, 사용 기간은 2년이 채 안 된다는 볼멘소리가 소비자들 사이에서 나온다. 배터리 수명이 가장 큰 이유로 꼽힌다. 배터리는 충전과 방전을 거듭하며 수명이 줄어든다. 배터리 수명을 조금이라도 늘릴 방법은 없을까. 26일 시장조사업체 스트래티지 애널리틱스(SA)에 따르면 한국의 공시지원금을 제외한 스마트폰 평균 판매가격(ASP)은 90만 원대로, 일본·미국을 제치고 가장 높은 것으로 나타났다. 전 세계 평균인 37만원과 비교하면 2배 이상 높은 가격이다. 많게는 200만원이 넘는 값비싼 휴대전화가 2년 후엔 조작이라도 한 듯 기능이 저하되는 이유는 바로 배터리다. 더 정확히 말하면 약 300~500회가량의 배터리 충전 사이클 때문이다. 2년간 500회 정도 충·방전을 반복하다 보면 배터리가 상하게 된다. 이 때문에 휴대전화 배터리의 수명은 일반적으로 약 2년으로 여겨진다. 배터리는 반복적인 충전과 방전 과정에서 내부 물질이 열화돼 성능 저하로 이어진다. 가령 리튬 이온 배터리는 충전 시 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하고, 방전 시에는 그 반대로 이동한다. 이 과정에서 배터리 내부 물질의 변형이 일어나고, 결과적으로 배터리의 에너지 저장 용량이 감소하게 된다. 배터리 회사들은 충·방전 사이클을 늘리기 위한 연구개발을 진행하고 있다. 새 배터리 화학 물질 개발, 전극 재료 개선, 배터리 관리 시스템(BMS) 개선 등의 방식으로다. 종류로 보면 리튬 황 배터리, 고체 전해질 배터리 등이 차세대 배터리로 여겨진다. 리튬 황 배터리는 양극 소재로는 황을, 음극 소재로는 리튬 금속을 사용하는 전지다. 원재료가 저렴하고 에너지 밀도도 높아 많은 에너지를 저장할 수 있다. 전고체 배터리는 액체 전해질을 고체 물질로 대체하는 차세대 배터리 기술이다. 하지만 높은 제조 비용이 단점이다. 실리콘 음극과 나노 구조 전극을 사용하는 것도 충·방전 사이클을 늘리는 방법의 하나다. 이 기술은 일부 상용화 단계다. 사용자가 배터리 수명을 최대한 연장할 수 있는 방법들도 있다. 평소에 배터리를 0%까지 완전 방전시키기보다는 20% 이상, 80% 이하로 유지하는 것이 배터리를 덜 닳게 한다. 조금씩 자주 충전해 과도한 방전을 피하는 것도 배터리 수명을 연장하는 데 도움이 된다. 또 배터리의 손상을 가져오는 과열에 주의하고, 정품 충전기를 사용해야 한다. psy@fnnews.com 박소연 기자

[파이낸셜뉴스] 아이엘사이언스가 이스라엘 애디오닉스와 공동으로 3차원(3D) 리튬음극시트를 개발했다. 10일 아이엘사이언스에 따르면 이번 리튬음극시트는 애디오닉스와 지난 3월 공동 개발을 위한 양해각서(MOU)를 체결한 뒤 나온 첫 성과다. 리튬금속음극은 현존하는 음극 소재 중 가장 높은 에너지 밀도를 보유한 것으로 알려졌다. 이를 활용할 경우 고에너지밀도의 고성능 음극 구현이 가능하다. 하지만 리튬덴드라이트에 기인하는 불안정성으로 인해 상용화하지 못하고 있다. 최근 전고체 전지에 대한 관심이 높아지면서 이에 적합한 고안정성의 리튬금속음극에 대한 필요성이 커진다. 애디오닉스 관계자는 "아이엘사이언스와 이번에 개발한 3D 리튬음극시트는 △3D 전류집전체 최적화 기술 △리튬친화성 표면처리 기술 △리튬 함침 공정기술 △덴드라이트 억제를 위한 보호층 기술 등을 집약했다"며 "일반적인 리튬포일시트에 비해 우수한 안정성을 보였다"고 말했다. 이어 "3D 리튬음극시트를 적용할 경우 충·방전 진행 시 균일한 리튬 증착 유도 및 덴드라이트 억제가 가능하다"며 "2차전지 에너지밀도 증가와 사이클 성능 향상, 리튬·집전체 원자재 최소화가 가능할 것"이라고 덧붙였다. 이번 기술은 애디오닉스와 '2024년 한·이스라엘 공동기술 개발사업' 수행을 통해 양산화까지 이뤄질 예정이다. 양사 외에 가천대 신소재공학 윤영수 교수팀과 이스라엘 주요 대학이 프로젝트에 참여한다. 아이엘사이언스는 가천대로부터 2차전지 핵심기술 특허인 '전고체 박막 전지 제조방법', '음극 제조방법 및 이를 이용해 제조된 음극' 등 총 8종 특허를 양도 받았다. 특허 기술을 바탕으로 금속 리튬 기반 음극 혁신 소재와 전고체 전지 시스템 핵심 기술을 공동으로 연구·개발 중이다. 아이엘사이언스 관계자는 "가천대와 산학협력으로 지난해 배터리 R&D센터를 설립한 뒤 '고안정성 리튬금속 3D 음극시트' 개발 및 상용화에 역량을 집중한다"며 "산학연이 주축이 된 다자간 협력을 통해 빠르게 양산 및 상용화에 나설 계획"이라고 말했다. butter@fnnews.com 강경래 기자

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) 박수진 교수팀과 포스코홀딩스 미래기술연구원 김진홍·배홍열 박사팀이 전고체 전지의 충전과 방전과정에서 리튬과 전자를 균일하게 이동하도록 만들어 성능과 내구성을 높이는 기술을 개발했다. 실제 9.7㎛(마이크로미터) 초박형 리튬금속 양극으로 전고체 전지 셀을 만들어 400시간 이상 안정적인 성능을 보였다. 또한 1㎃h·㎠ 용량의 전고체 전지 셀을 2㎃·㎠ 전류밀도로 1100번의 충방전에도 안정적으로 작동했다. 17일 POSTECH에 따르면, 전고체 전지는 음극에 도금된 리튬과 전자의 이동을 활용하여 전기를 생산한다. 전지가 충방전될 때 리튬 금속은 전자를 잃고 이온이 되었다가 다시 전자를 얻어 금속 형태로 음극 표면에 들러붙는다. 이 과정에서 리튬이 무분별하게 붙게되면 사용할 수 있는 리튬이 빨리 고갈돼 전지의 성능과 내구성이 현저하게 떨어졌다. 박수진 교수는 "하면 전착이라는 새로운 전략을 바탕으로 장기간 활용할 수 있는 전고체 전지 시스템을 개발했다"고 설명했다. 연구진은 전고체 전지에 고분자 바인더와 카본블랙으로 구성된 보호층과 리튬친화성 집전체를 기반으로 금속이 붙는 현상을 안정화하기 위한 '바닥 증착' 개념을 도입했다. 보호층과 집전체 사이에 리튬 도금이 일어나는 바닥 증착은 내부 단락을 우회하고 리튬의 균일한 부피 변화를 촉진한다. 보호층용으로 제조된 기능성 바인더는 금속 성장에 따른 부피 팽창에 견딜 수 있도록 기계적 견고성과 접착성을 가진다. 주사전자현미경(SEM)을 사용해 분석한 결과, 리튬 이온이 안정적으로 달라붙고 떨어지는 전착·탈리 현상을 보였다. 즉, 불필요하게 소모되는 리튬이 현저하게 줄어들었으며, 전고체 전지가 오랜 시간 동안 안정적 전기화학적 성능을 보였다. 박수진 교수는 "후속 연구를 통해 전지 수명을 더욱 효과적으로 늘리고, 에너지 밀도를 높일 수 있는 새로운 방향성을 제시하겠다"고 말했다. 한편, 포스코 홀딩스는 이번 공동연구성과 등을 기반으로 차세대 이차전지의 핵심소재인 리튬 금속 음극의 상용화를 추진할 계획이다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]  아이엘사이언스가 이스라엘 업체와 차세대 2차전지(배터리) 상용화에 나선다. 10일 아이엘사이언스에 따르면 이스라엘 애디오닉스와 한국·이스라엘 산업 연구개발재단에서 추진하는 전고체 2차전지 과제 수행을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다. 애디오닉스는 2차전지 3차원(3D) 전류 집전체에 주력한다. 미국 현지에 제조시설 투자도 계획 중이다. 양사는 최근 서울 코엑스에서 열린 ‘인터배터리 2024’에서 한국·이스라엘 산업 연구개발재단 프로젝트를 공동으로 진행하기로 했다. 이번 협약을 통해 아이엘사이언스가 전고체 2차전지 리튬코팅 양산 개발과 리튬표면처리 기술 개발을 담당하고, 애디오닉스는 리튬 음극에 최적화한 3차원 구리 집전체 설계와 제작을 맡기로 했다. 이번 과제는 양사 외에 가천대 윤영수 교수팀 등 각국 대학교도 참여한다. 앞서 아이엘사이언스는 지난 2015년 한국·이스라엘 기업 간 협력하는 국책 과제에 참여했다. 주요 성과로는 실리콘렌즈 자외선(UV) 경화 기술 등이 있다. 이를 통해 제조 원가를 51% 절감하고 시간당 생산량도 3배 이상 증대시켰다. 아이엘사이언스 관계자는 "이번 협약을 통해 2차전지 사업에 있어 새로운 파트너를 확보했다"며 "가천대와의 산학협력을 통해 설립한 배터리 R&D센터에서 개발 중인 고안정성 리튬금속 음극시트 시장성과 상용화에 있어 빠른 성과를 낼 것"이라고 말했다. butter@fnnews.com 강경래 기자

LG에너지솔루션은 최근 차세대 배터리 연구개발(R&D) 전담 조직인 미래기술센터를 신설해 '고객들이 체감할 차별적 가치' 개발에 나선다고 26일 밝혔다. 미래기술센터는 최고경영자(CEO) 직속으로 편성돼 역할과 책임도 강화됐다. 이들은 자동차용 반고체 및 전고체 전지, 항공기용 경량 리튬·황, 리튬메탈 전지 등 다양한 차세대 배터리와 관련한 기술 개발과 양산 능력을 구축해 나가는데 집중하고 있다. LG에너지솔루션은 미래기술센터의 혁신적 미래 준비를 통해 근본적인 사업 경쟁력을 더욱 강화함으로써 미래 기술리더십을 확보하고, 글로벌 시장에서 압도적인 경쟁우위를 확보해 나갈 수 있을 것으로 기대하고 있다. 미래기술센터는 차세대 전지개발, 배터리 연구소장, 자동차 전지 사업부·PM센터장 등 다양한 양산에 대한 경험과 노하우를 갖춘 최고의 전문가 정근창 부사장(센터장)이 이끈다. 정 센터장은 30여년간 배터리 사업에 몸담으며 R&D부터 양산까지 배터리 개발 전과정에서 다양한 경험을 쌓아왔다. 정 센터장을 미래기술센터의 리더로 임명한 것은 기술을 개발하는 일만큼 개발된 기술을 실제 양산하고 사업화해 고객에게 실제로 와 닿는 가치를 제공하는 일이 중요하다고 판단했기 때문이다. LG에너지솔루션은 지난 30년간 쌓아온 오랜 업력을 바탕으로 차세대 배터리 분야에서도 압도적인 기술 리더십을 확보해 나가고 있다. 최근 항공 분야에 적합한 리튬 금속 전지 개발 성공 사례부터 건식전극 개발, 신규 스태킹 기술을 활용한 제품 양산 등에 이르기까지 다양한 배터리 기술 개발 성공하며 미래 기술을 선도하고 있다. 실제 지난해 11월에는 KAIST와 협력하여 리튬 음극 부식을 억제할 수 있는 새로운 전해질을 개발, 네이처 에너지에 연구 성과를 발표했다. LG에너지솔루션 관계자는 "이러한 기술개발을 바탕으로 2027년 리튬황 전지 양산 등 차세대 전지 개발에 집중할 계획"이라고 전했다. kim091@fnnews.com 김영권 기자