▲ 단결정 입자 (좌)와 단결정클러스터 (우)의 형상 비교(제공=UNIST)  © 특허뉴스

UNIST 교원창업기업인 에스엠랩(대표 조재필)은 고속 충전에 쓸 수 있는 고용량 배터리 양극소재인 ‘단결정 클러스터’ 양산에 성공했다고 27일 밝혔다. 

최근 배터리 제조사들이 개발에 각축전을 벌이고 있는 고에너지 밀도 46시리즈 원통배터리는 단결정 형태 양극 소재만이 원하는 셀 용량을 구현할 수 있다. 하지만 현재 사용 중인 4-5 마이크로미터(μm) 크기 단결정 양극재 는 출력 특성이 떨어져, 고속 충전시 배터리 이론 용량만큼의 완전한 충전이 어렵다. 

에스엠랩은 기존 단결정 형태 양극소재의 우수한 내구성 등은 유지하면서 출력 특성을 개선한 단결정 ‘클러스터’ 양극재를 만들었다. 2마이크로미터 크기의 단결정 입자 여러 개를 합성과 동시에 첨가제로 단단히 접착하는 기술이 쓰였다. 

이 기술로 만든 양극 소재를 배터리셀에 적용한 결과, 충전 시간을 60분에서 15분으로 줄였을 때도 이론 용량의 86% 이상까지 충전이 됐다. 반면 일반 단결정 소재는 70%의 셀용량 유지율을 보였다. 또 고온의 압연공정에서도 단결정 입자 하나처럼 우수한 물리적 특성을 보여 잘 부서지지 않았다. 단결정 소재로 고온 내구성도 뛰어나다. 

▲ 파우치형태 리튬이온전지에서의 단결정 입자와 단결정 클러스터 출력 특성 평가 결과(제공=UNIST)  © 특허뉴스

에스엠랩은 이 소재의 양산검증을 마쳐 현재 ㈜금양에 4695 사이즈 원통형 전지 소재로 공급 중이다. 

에스엠랩은 이 같은 기술로 산업통상자원부 국가첨단전략기술 보유 기업으로 인증받았다고 밝혔다. 조재필 대표는 “국가첨단전략기술 보유 인증으로 회사의 기술개발 역량 강화와 사업 확대에 매우 큰 동력을 확보했다 판단 한다”며 ”국가가 주요 차세대 기술로 지정한만큼, 유관기관의 협력을 통해 국외 기술유출이 발생하지 않도록, 핵심인력 관리와 기술보안 역량을 최고 수준으로 관리할 예정”이라고 말하였다.

국가첨단전략기술은 2022년 제정된 ‘국가첨단전략산업 경쟁력 강화 및 보호에 관한 특별조치법’(이하 “국가첨단전략산업법”)에 의거해 이차전지 3개 기술을 포함한 17개의 기술로 구체화됐으며, 양산을 목적으로 개발되거나 양산에 사용되는 기술을 의미한다. 

에스엠랩은 제1, 2공장 (년 생산량은 10,800톤)에 이어 `24년 2분기 내 제3공장(3만톤/년) 착공이 예정되어 있어 사세 확장에 가속도가 붙을 전망이다. 

에스엠랩은 배터리 분야의 세계적인 석학인 조재필 UNIST 에너지화학공학과 교수가 2018년 창업한 기업으로, 지난해 10월 시리즈 D 투자(1,300억원)를 받으며 누적 투자유치금 2,390억을 기록했고, 연내 코스닥 상장을 준비 중이다.