삼양사(대표 강호성)가 2대 주주인 전고체 배터리 소재 전문기업 솔리드아이오닉스는 최근 새로운 제조법을 통해 전고체 배터리의 핵심 소재인 고체전해질의 입자 크기를 0.7㎛(마이크로미터) 이하로 줄이는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

전고체 배터리는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 차세대 2차전지다. 기존의 액체 전해질 배터리에 비해 폭발과 화재 위험성이 낮고 에너지 밀도가 월등히 높아 꿈의 배터리로 불리고 있지만, 양극 활물질과의 계면 접촉이 충분하지 않아 배터리의 수명이 줄고 출력이 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 최근 전고체 배터리 소재 개발사들은 충분한 이온전도도를 가지면서도 작고 균일한 고체전해질을 구현해 배터리의 수명과 출력을 개선하는 핵심기술 개발에 나서고 있다.

솔리드아이오닉스는 이번에 건식공정을 사용해 고체전해질의 원료인 황화리튬(Li₂S)의 입자 크기를 200㎚(나노미터)까지 낮췄고, 이를 통해 0.7㎛ 이하의 작고 균일한 고체전해질 소립자를 개발했다.

일반적으로 황화리튬 제조에는 원료 물질을 유기용매 속에서 황화수소와 반응시키는 습식공정을 주로 사용했다. 하지만 이 방법은 제조에 시간과 비용이 많이 소모되고 결정화도가 낮은 점이 한계로 지적됐다.

솔리드아이오닉스는 황화수소와 유기용매가 필요 없는 건식공정을 통해 높은 제조 비용을 낮추면서도 황화리튬의 결정성을 높였으며, 이를 원료로 작고 균일하면서도 이온전도도가 높은 고체전해질 소립자 개발에 성공했다.

삼양사 강호성 대표는 “기술적 난이도가 높은 건식공정 도입으로 핵심 원료 개발과 소립자 개발에 성공하며 솔리드아이오닉스의 앞선 기술력을 입증했다”며 “이를 바탕으로 전고체 배터리 소재 상업화에 더욱 속도를 높일 것으로 기대된다”고 말했다.

솔리드아이오닉스는 전고체 배터리 소재 전문기업으로 주원료인 황화리튬 제조에 대한 특허기술을 보유하고 있으며, 전해질막용 대립자와 그 보다 작은 크기의 양극재용 소립자 모두를 생산할 수 있는 자체 공정을 구축하고 있다. 지난해 강원도 강릉으로 생산공장을 이전하고 상업생산을 위한 준비를 마쳤다. 올 하반기부터 월 600kg 규모의 황화리튬 생산라인을 가동을 시작해 향후 연간 1000톤(t)까지 증산할 계획이다. 삼양사는 2020년과 2024년 솔리드아이오닉스에 두 번의 투자를 진행해 2대 주주가 됐다.