삼화페인트(대표 류기붕‧배맹달)는 한국과학기술원(KAIST)의 신기술 개발 소식을 타고 주가가 강세를 나타내고 있다.
KAIST 최남순·홍승범 교수 공동 연구팀이 LiB(리튬이온전지)의 리튬이온 이동을 극대화할 수 있는 새로운 전해질 용매 아이소부티로니트릴(isoBN)를 개발했다.
전기자동차(EV)용 LiB의 전해질 용매로 쓰이는 EC(Ethylene Carbonate)는 높은 점성과 강한 용매화 특성 때문에 고속충전 시 리튬이온의 원활한 이동을 방해하는 문제가 있다.
특히, 음극 계면층(SEI: 배터리 제조 후 최초 충전 시 음극재 표면에 생기는 고체막) 위에 금속 리튬이 전착 돼 배터리 수명을 단축하고 화재 위험성을 높이게 된다. 리튬 전착은 리튬이온이 흑연 층상구조로 삽입되지 못하고 표면에 석출되는 현상이다.
연구팀은 리튬이온과 약한 결합을 하는 isoBN 용매를 도입함으로써 용매화 구조를 조절하고 음극 계면층 형성을 최적화함으로써 리튬이온 이동성을 높였다.
기존 EC 전해질 대비 점성은 55% 낮추고 이온전도도는 54% 높인 전해질 시스템을 개발해 고속충전 시간을 기존 30분에서 15분으로 절반 수준으로 단축했고 개발한 시스템은 300차례 충·방전에도 리튬 전착 없이 94.2%의 리튬 용량을 유지한 것으로 나타났다.
연구팀은 또 원자간력 현미경(AFM)의 한 모드인 전기화학적 변형 현미경을 이용해 전해액 조성에 따라 리튬이온 전도도가 달라지는 모습을 처음으로 영상으로 입증하는데 성공했다.
최남순 교수는 “LiB 충전 시간을 획기적으로 줄일 음극 계면층 기술과 전해질 시스템을 제시했다”며 “전기자동차는 물론 ESS(에너지저장장치), 드론(무인항공기), 우주 항공산업 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것”이라고 강조했다.
삼화페인트는 2024년 2월 최남순 교수팀과 민간수탁과제를 통해 성능 평가를 진행하고 LiB 전해액 첨가제 제조 특허를 취득했다고 공시한 바 있어 금번 연구 성과와 함께 주가가 상승했다. 당시 개발 기술은 4.4V의 높은 충전 전압에서 리튬금속전지의 효율과 에너지를 유지하는 전해액 조성 기술이다. (강)