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브이티지엠피, 차세대 이차전지 리튬황 상용화 개발 청신호드론 실장 시험을 위한 리튬황 전지모듈 제작 착수
이정훈 기자 | 승인 2023.03.28 10:02
   
▲ 브이티지엠피 리튬황 전극 구조체 제조용 장비

브이티지엠피가 차세대 이차전지로 주목을 받고 있는 리튬황 배터리의 대면적 상용화 개발에 박차를 가한다고 28일 밝혔다.

리튬황 이차전지는 국가의 2030 이차전지 산업발전전략에서 차세대 전지 대표 품목으로 지정된, 미래 시장을 주도하는 이차전지 기술로 평가받고 있다.

리튬황 전지의 이론적 에너지밀도는 리튬이온 전지의 약7배에 해당하는 높은 값을 나타내고 있으며, 양극 소재로 사용되고 있는 황은 그 자원이 풍부하므로 이차전지의 제조단가를 혁신적으로 낮출 수 있다는 장점이 있어 높은 관심을 받고 있다.

그러나 리튬황 전지는 전기화학 반응 중 생성되는 리튬폴리설파이드와 황의 낮은 전도성으로 인한 짧은 전지수명과 내부의 단락 등 전지의 내구성과 관련된 단점이 있어 제품의 상용화에 큰 장애로 작용하고 있다. 따라서 리튬황 전지의 상용화를 위해서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 리튬황 전지용 전극 개발이 필수적으로 요구되고 있으며, 향후 상용화 단계에서의 전극제조장비 및 제조공정의 개발 역시 매우 중요한 기술적 해결과제이다.

한국전기연구원의 리튬황전지 연구팀은 이러한 단점 내지 문제점을 해결하는 방법으로써, 리튬-황 전지 구동 시 반응 메커니즘 상 생성될 수밖에 없는 리튬황고분자의 전해질로의 용해를 차단하기 위하여, 초기 황을 로딩 할 시에 전극 물질의 표면처리를 통하여 황과의 상호결합력을 향상시켜 이러한 문제를 해결하는 획기적인 방법에 착안하여 연구를 진행하여 그 가능성을 검증하였고 다수의 특허를 출원한 바 있다.

브이티지엠피는 한국전기연구원의 이러한 성과를 바탕으로, 지난 2021년에 한국전기연구원과 리튬황 이차전지와 관련하여 기술이전 계약을 체결한 바 있으며, 그 기술이전은 2건의 특허를 바탕으로 하고 있고 그 특허의 기술명칭은 △’2차 전지용 3차원 전극 구조체 및 이의 제조 방법’과 △’황 담지 탄소나노튜브 전극의 제조방법, 이로부터 제조되는 황 담지 탄소나노튜브 전극 및 이를 포함하는 리튬-황 전지’이다.

브이티지엠피와 한국전기연구원은 동 기술의 기초연구 성과를 바탕으로 상용화에 목적을 둔 연구개발을 진행해왔고, 최근 그 노력의 성과로써 ‘리튬황 전극 구조체 제조용 장비’의 제작 완성을 눈앞에 두고 있다.

이 실험장비는 진공기반의 롤투롤 방식을 도입하여, 연속 생산되는 대량생산 기술개발을 목적으로 하고 있으며, 개발된 장비는 원천기술의 보호를 위하여 2건의 특허가 출원 되었고 이를 통해 기술경쟁에서 더욱 유리한 입지를 갖추게 되었다.

브이티지엠피의 관계자는 “현재 4월 중순 상용화 실험의 본격가동을 목표로 파주 사업장에 리튬황 상용화 연구 실험실을 구축하고 있으며, 이를 위해 박사급 연구인력을 추가로 채용하였다”며 “리튬황 이차전지의 대량 생산에 대한 가능성으로 당사가 이차전지 시장에서의 큰 역할을 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이정훈 기자  bodo@emoneynews.co.kr

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