화학저널

Mitsubishi Gas Chemical(MGC)이 고체 전해질 개발을 가속화하고 있다.
고체 전해질은 양산화 장벽이 높은 것으로 알려지고 있으나 MGC는 유기용매를 사용함으로써 LiB(Lithium-ion Battery)와 같이 코팅 프로세스로 전고체전지를 양산할 수 있어 초기 투자비용 및 생산코스트를 억제할 수 있을 것으로 판단하고 있다.
전고체전지는 기본적으로 양극과 음극 사이에 전해질을 넣는 LiB와 동일한 구조이나 고체 전해질을 사용한다는 차이점이 있다.
액체 전해질을 사용하는 LiB는 성능을 향상시킬수록 전해액 누출, 발화 등의 리스크가 높아지나 전고체전지는 안전성이 뛰어난 것으로 평가되고 있다.
또 전지 적층에 따라 전압을 높일 수 있고 전기자동차(EV)용 배터리에 요구되는 항속거리 연장, 급속충전 등의 실현이 용이할 뿐만 아니라 LiB보다 높은 온도에서 작동해 냉각기구를 간소화함으로써 경량화할 수 있는 이점이 있다.
그러나 양산기술을 개발하기까지는 상당시간이 소요될 것이라는 의견이 주류를 이루고 있다.
유황계 및 산화물계 고체 전해질은 볼밀(Ball Mill)이라는 특수한 분쇄기에 원료를 투입해 고속회전으로 분쇄하거나 마찰에너지로 화학반응을 일으켜 생산하고 있다.
완성된 고체 전해질은 매우 단단하기 때문에 고압 프레스를 통해 전지용으로 성형할 수 있으며 유황계는 공기에 함유된 수분과 접촉하면 가스가 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라 MGC는 수소 착화합물을 사용하는 고체 전해질 실용화를 추진하고 있다.
해당 전해질은 도호쿠(Tohoku) 대학에서 개발한 것으로 고온에서도 이온 전도율이 높은 것으로 알려지고 있다.
MGC는 도호쿠대학과 공동으로 2012년 연구개발에 착수했고 2016년 반응용매로 사용되는 THF(Tetrahydrofuran) 용매 속에서 수산화붕소리튬(LiBH4)과 다른 원료를 간편히 합성할 수 있는 양산기술을 확립해 기존 문제를 거의 해결했다.
MGC는 액체 LiB와 마찬가지로 코팅 공정으로 전고체전지를 양산할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
수소 착화합물계 고체 전해질은 액체에 녹여 코팅할 수 있기 때문이다.
개별 집전체에 양극 및 음극소재와 고체 전해질을 칠한 후 고체 전해질끼리 맞붙임으로써 전지를 제작할 수 있을 것으로 판단하고 2017년부터 고체 전해질을 사용한 코팅 프로세스 검증을 시작했다.
전고체전지는 자동차기업들이 2020년대 초 실용화를 목표로 하는 등 세계적으로 개발 경쟁이 치열해지고 있다.
MGC 역시 자동차용 전지 개발 로드맵을 바탕으로 샘플작업 및 연구개발(R&D)을 활성화해 신규 수익원으로 육성할 방침이다.