‘실리콘 음극 전고체 배터리’ SK온, 상용화 해법 찾았다

SK온이 산학협력을 통해 신소재 개발을 통해 실리콘 음극 전고체 배터리 상용화의 난제로 꼽혀 온 성능 저하 문제 해법을 제시했다.

SK온은 연세대학교 정윤석·김정훈 교수팀과 함께 실리콘 음극에 최적화된 신소재 바인더 ‘PPMA(전자전도성 고분자)’를 개발했다고 15일 밝혔다. 앞서 지난 8일 서울대학교와 단결정 양극재 연구 성과를 공개한 데 이어 연세대학교와 실리콘 음극 분야에서도 연구 성과를 내놓으며 배터리 기술 경쟁력을 강화하고 있다.

PPMA는 전도성과 접착력을 동시에 확보한 신소재 바인더로, 기존 실리콘 음극 전고체 배터리가 가지고 있는 구조적 안전성 문제를 해결했다.

이번 연구 결과는 지난달 5일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 심사위원들은 이번 연구가 기존 액체 전해질 기반 배터리에서 활용이 제한됐던 전도성 고분자 바인더를 전고체 배터리 환경에서 안정적으로 구현하며 적용 범위를 넓혔다는 점에 주목했다.

SK온은 신소재 바인더를 적용한 실리콘 음극 전고체 배터리를 상용화에 가까운 압력 조건에서 구동하는 데 성공했다.

이번 성과는 실험실 수준의 테스트용 배터리를 넘어 실제 전기차 적용 조건에서 고에너지밀도 파우치형 배터리로 성능을 검증했다는 데 의미가 있다. 특히 수백 회에 걸친 충·방전 시험 후에도 배터리 용량 저하 없이 초기 성능을 안정적으로 유지했다.

실리콘 음극은 이론적으로 저장 용량이 흑연의 약 10배에 달해 차세대 고에너지밀도 배터리의 핵심 소재로 주목받는다. 다만 충·방전 과정에서 부피가 300% 이상 변하는 문제가 상용화 과제로 지목돼 왔다. 서재근 기자