모빌리티 플랫폼 기업 아이엘이 휴머노이드 로봇과 드론, 웨어러블 및 차세대 휴대형 기기 등 소형 전고체배터리에 최적화된 초박형·고안정성 리튬메탈 음극 제조기술 개발을 완료했다고 21일 발표했다.
이번 기술은 아이엘이 보유한 ‘음극 제조방법 및 이를 이용해 제조된 음극’을 기반으로 한 전착(Electro-deposition) 공정을 적용, 구리 집전체 상에 나노미터(nm) 수준의 초박형 리튬메탈 박막과 보호층을 안정적으로 형성할 수 있는 것이 특징이다.
이를 통해 충·방전 과정에서 문제로 지적돼 온 덴드라이트(충전 과정에서 음극 표면에 리튬이온이 과도하게 침전되어 형성되는 현상) 형성을 억제하면서도 소형 전고체배터리에 요구되는 고에너지밀도 음극 구현이 가능해졌다.
휴머노이드 로봇과 드론은 사람과 동일한 공간에서 작동하거나 고밀도·고출력 환경에서 사용되는 만큼 화재와 폭발 가능성을 구조적으로 차단하는 배터리 안정성이 기술 채택의 핵심 기준으로 작용한다.
아이엘의 초박형 리튬메탈 음극 기술은 리튬메탈의 공정과 구조 설계 단계에서 제어해 열폭주 및 내부 단락 가능성을 최소화하도록 설계됐다. 고안전성 전원이 요구되는 차세대 모빌리티 및 지능형 디바이스에 적합한 기술로 평가된다.
특히 아이엘의 전착 기반 리튬메탈 박막 형성 기술은 박막 두께 제어 정밀도와 공정 재현성이 높고, 보호층을 리튬박막 손상 없이 형성해야 하는 등 공정 난이도가 높은 기술로 꼽힌다.
회사 측은 “해당 기술이 단기간 내 경쟁 기술로 대체되기 어려운 영역으로, 소형 전고체배터리 음극 분야에서 높은 기술적 진입장벽을 형성할 수 있을 것”이라고 기대하고 있다.
이번 기술 개발을 통해 아이엘은 기존 중·대형 전고체배터리 중심이던 리튬메탈 음극 적용 범위를 소형 전고체배터리 영역까지 확장했다.
특히 해당 기술이 기존 3차원(3D) 리튬메탈 음극과 달리 2차원(2D) 집전체에도 적용 가능한 구조로 설계돼 소형 전고체배터리에 최적화됐다. 이를 통해 아이엘은 3D·2D를 아우르는 리튬메탈 음극 기술 포트폴리오를 완성했다.
고재환 아이엘 배터리 연구개발(R&D) 센터장은 “이번 기술은 소형 전고체배터리에 최적화된 새로운 기술 축을 확보했다는 점에서 의미가 크다”며 “휴머노이드 로봇처럼 안전성이 절대적으로 요구되는 시장에서 실질적인 적용 가능성을 크게 높인 기술”이라고 말했다.
아이엘은 휴머노이드 로봇을 중심으로 드론, 웨어러블 및 차세대 휴대형 기기 등 소형 전고체배터리 적용 시장 공략을 본격화해 나갈 방침이다.
은정진 기자 silver@hankyung.com
