한국 전고체 배터리 개발업체 및 현황

전고체 전지의 경우 무기계인 산화물과 황화물, 유기계인 폴리머로 크게 3종류로 구분하여 분류하고 있고 유무기계를 혼합하여 만드는 Hybrid 형 복합 고체 전해질도 연구가 되고 있다.

성능이나 공정면에서 볼때 산화물이나 폴리머 계열보다는 황화물계가 가능성이 높다고 여겨져 황화물계에 대한 연구가 주류를 이류고 있고 한국 역시 황화물계의 개발이 주를 이루고 있다.

중국의 경우 다른 나라들과 마찬가지로 전고체 전지의 개발이 활발히 진행되고 있지만 실제 양산까지는 시간이 필요하기 때문에 전고체 전지가 양산되기 전까지 반고체 전지(HSSB: Half Solid-State Batteries)로 불리는 형태의 전지로 1~2년 이내에 양산을 고려하고 있다.

중국에서 개발하고 있는 반고체 전지는 형태는 다양하지만 재료로는 산화물계와 폴리머계로 개발을 하고 있다.

산화물계 고체 전해질 물질을 전극 표면에 코팅하거나 세퍼레이터로 제조하기도하고 겔 폴리머 전해질 (GPE: Gel Polymer Electrolyte)로 전지를 제조하기도 한다. 때로는 이러한 여러 시도들을 조합하여 전지를 만드는 경우도 있다. 그러나 어떤 경우든 액체 전해액을 주액하여 사용하기 때문에 반고체 전지로 불리고 있다. 

이에 반해 한국은 중국과 같은 반고체 타입의 시도는 없고 거의 대부분 전고체 타입으로 개발을 시도하고 있다.

 

전고체 전해질과 전고체 전지를 연구 개발 및 생산을 진행중인 한국의 기관들을 아래와 같이 간략하게 정리하였다.

기관	분류	책임자	전고체 전해질	특징
삼성 SDI	배터리 제조 회사		황화물	2020년 3월에 네이처에 발표한 황화물계 Argyrodite계 Li6PS5Cl전고체 전해질을 기반으로 연구를 진행하고 있다. 2022년 3월에 약 6500㎡(약 2000평) 규모의 파일롯 라인을 구축한다고 발표하였고 2025년 시제품 생산, 2027년 상용화를 목표로 하고 있다
LG 에너지솔루션	배터리 제조 회사		고분자, 황화물	최근 2026년까지 600Wh/L 용량을 가진 고분자계 전고체 전지를 개발, 상용화한다는 목표를 세우고 2030년까지는 황화물계 전고체 전지를 개발하는것을 목표로 하고 있다. 한국의 KAIST, 미국의 UCSD, 독일의 뮌스터 대학과 공동연구를 위해 FRL(Frontier Research Lab)을 설립하고 차세대 배터리 기술을 연구하고 있으며 이중 UCSD와는 황화물계전고체 전지 연구를 공동으로 진행하고 있다.
SK On	배터리 제조 회사		황화물	미국의 전고체 배터리 스타트업 '솔리드파워'에 3000만달러를 투자하고 공동으로 전고체 배터리를 개발 중이다. 솔리드파워는 2026년 양산을 목표로하고 있다.
SK Innovation	에너지, 화학회사		고분자, 황화물	황화물계 전고체 전지를 개발하는 솔리드 파워와 공동개발중이며 고분자 전해질을 개발하는 조지아 공대 이승우 교수와도 협업을 진행중이다.
Seven King Energy	배터리 제조 회사		산화물	산화물과 폴리머를 혼합한 하이브리드 전고체 전해질을 개발하고있다.
티디엘	배터리 소재 제조회사		산화물	LLZO계열의 산화물 고체전해질 개발중
정관	배터리 소재 제조회사		황화물	배터리 소재기업 POSCO와 합작하여 POSCO JK Solid solution을 설립하고 연 24t규모의 황화물 전해질 생산라인을 2022년 10월에 착공
대주전자재료	배터리 소재 제조회사		황화물	흑연과 실리콘등의 음극재를 주로 생산하는 기업으로 한국전기연구원(KERI)으로부터 황화물 전고체 전해질 기술을 이전받아 전해질 생산을 위한 파이롯 라인 구축중.
일진 머티리얼즈	배터리 소재 제조회사		황화물	한국전자기술연구원(KETI)과 협력하여 자체적으로 전고체 전지도 개발하고 있고 미국 전고체전지 제조 기업인 팩토리얼 (Factorial)에도 투자를 하고 있다.
미코	배터리 소재 제조회사		산화물	UNIST 김건태 교수와 산화물 전고체 전해질을 개발하고 있음.
인켐스	배터리 소재 제조회사		황화물	황화물계 전고체 전해질을 개발중인 스타트업
엔켐	배터리 소재 제조회사		Hybrid고체전해질	액체 전해액을 생산하는 회사이며 폴리머와 산화물을 혼합한 Hybrid고체전해질을 개발중이다.
솔리비스	배터리 소재 제조회사		황화물	한양대학교 신정욱 교수가 설립한 황화물걔 전고체 전지 개발 스타트업
한국화학연구원 (KRICT)	국가출원 연구원	김동욱 박사	고분자	고분자 고체 전해질과 전도성 고분자 바인더를 개발하였고 에너진 이라는 한국 업체에 2022년 2월에 기술 이전을 하고 에너진과 함께 공정 연구를 진행중임.
한국전자기술연구원 (KETI)	국가출원 연구원	조우석 박사	전극 계면 개선 기술	황화물계 전고체전지 양극재와 전해질 사이 계면 저항을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 기술을 개발
한국전기연구원 (KERI)	국가출원 연구원	김병곤 박사 하윤철 박사	황화물	희생양극'과 '인듐음극'을 기반으로 안정성과 수명이 크게 향상된 '황화물계 차세대 전고체전지를 개발했다. 500도 이상의 소결온도를 사용하는 기존 고체전해질 제조 방법보다 낮은 온도인 200도이하에서 소결하는 기술을 개발했고 하나기술 이라는 배터리장비 업체로 기술을 이전하였다.
한국생산 기술 연구원 (KITECH)	국가출원 연구원	김호성 박사	산화물	Al doped LLZO와 PEO로 복합 고체 전해질을 제조하고 bi-polar  형태로 셀을 제조. 현재 150Wh/kg이하
한국전자통신 연구원 (ETRI)	국가출원 연구원	이영기 박사	황화물	황화물계 전고체 전해질을 개발하여 대주전자재료에 기술이전을 했고. 최근 셀롤로오스를 이용해 전도성 음극 바인더를 개발했고 이황화티타늄(TiS2)을 이용한 전고체 전지용 양극도 개발중이다.
KAIST	대학	김범준 교수	고분자	조지아 공대(Georgia Tech) 이승우 교수진과 협력해 전고체 배터리를 개발했다.  이 고체 전해질은 PCEE (Plastic-Crystal-embedded Elastomer Electrolyte)이라고 불리는 고분자 전해질로 Elastomer인 BA(Butyl Acrylate)와 리튬염과 SN을 혼합한 Plastic Crystal을 PEGDA로 공중합 시켜 만든 것이다. 이 전고체 전해질을 이용해 410Wh/kg의 전고체 리튬메탈전지를 구현했는데 이 고분자 전해질은 기존 PEO고분자전해질보다 이온전도도를 100배 향상시킬수 있다고한다.
서울대학교	대학	강기석교수	산화물	삼성전자 종합기술원, 미국 코닝사와 공동연구 진행. 산화물 전해질 내의 리튬을 수소로 치환하여 리튬덴드라이트를 억제하고 표면처리 기술 통해 전해질 표면의 불순물을 제거하고 전해질의 기계강도를 향상.
한양대학교	대학	김동원 교수	폴리머	PEO, PEEC(Poly ethylene ether carbonate)의 고분자 고체 전해질과 산화물 (LAGP)과 고분자물질인 PBA (poly(1,4-butylene adipate))를 혼합한 복합 고체 전해질등을 연구
한양대학교	대학	신동욱 교수	황화물	황화물계 전고체 전해질을 개발하고 SOLIVIS라는 스타트업을 설립하여 투자 유치를 진행중이다.

 

 

 

출처: 2020년 7월 4일 전고체 배터리연구 기술개발 세미나