"비산화 그래핀의 효과"…케이비엘러먼트, 전고체배터리 성능 향상

일본 대형 배터리사 지속적인 그래핀 공급

친환경적인 혁신 공정과정으로 비산화그래핀을 양산하고 있는 케이비엘러먼트가 리튬이온 배터리 열폭주 지연을 위한 그래핀 코팅재 개발에 이어 전고체 배터리에서도 기존 첨가제 대비 우수한 성능을 검증 받았다고 밝혔다.

그래핀은 높은 전기 전도도를 가진 물질로 전고체 배터리의 전기 전도성을 향상시키는 첨가제로 사용되어왔다. 케이비엘러먼트가 양산하고 있는 비산화그래핀은 기존에 사용되던 타사 그래핀 대비 전기전도성을 더욱 향상시킬 수 있다는 연구결과를 일본 대형 배터리사로부터 검증 받았다. 이 결과를 기반으로 케이비엘러먼트는 전고체배터리 양산을 위한 비산화그래핀을 공급할 예정이라고 전했다.

케이비엘러먼트는 고온 플라즈마를 통한 물리적 박리 방식으로 그래핀을 양산하고 있다. 산화 그래핀 대비 비산화그래핀은 균일한 사이즈로 생산되기 때문에 우수한 품질을 자랑한다. 화학물질이 전혀 들어가지 않는 5단계의 단순한 공정과정을 통해 그래핀의 높은 단가를 현저히 낮추고 환경문제를 해결하며 다양한 산업분야에 그래핀을 적용시키며 그래핀 상용화를 실현내 가고 있다.

전고체 배터리는 기존의 리튬이온 배터리에서 사용되는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 차세대 배터리이다. 전고체 배터리가 가장 주목받는 이유는 요즘 가장 이슈가 되고 있는 배터리 확재폭발의 위험이 없다는 점이다. 액체 전해질 누액 등으로 인한 화재 및 폭발 위험이 없기 때문이다. 또한 에너지 밀도가 높고 충전 및 방전 사이클을 잘 견딜 수 있어 성능이 오래 유지된다는 장점이 있다. 이러한 장점들로 전고체 배터리는 꿈의 배터리라고 불리 운다.

하지만 고체 전해질의 특성상 배터리의 출력이 저하되는 단점이 있다. 리튬이온이 고체 격자 사이를 이동해야 하기 때문에 액체 전해질 대비 "이온전도도"가 떨어지기 때문이다.

이를 향상시키기 위해 그래핀을 첨가제로 사용해왔고 더 좋은 성능 개선을 위해 케이비엘러먼트의 비산화그래핀을 첨가제로 사용한 결과 타사 그래핀 대비 전기전도도를 크게 향상시켰다는 평가를 받았다. 이를 기반으로 케이비엘러먼트는 일본 뿐만 아니라 전고체배터리를 개발중인 글로벌 기업들과의 협업도 기대하고 있다. 국내에서는 LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온 등도 전고체배터리를 개발 중이다.

케이비엘러먼트 관계자는 "일본기업들은 리튬이온 배터리에서 한국, 중국에 밀리며 전고체배터리에 공격적으로 투자해왔다. 일본 기업 뿐만 아니라 국내 주요 배터리사, 그리고 글로벌 시장에서 그래핀이 배터리 성능개선을 위한 매우 중요한 소재로 입증되고 있다. 특히 상용화가 어려웠던 그래핀의 여러가지 문제를 해결하고 있는 케이비엘러먼트의 비산화 그래핀이 전세계 배터리 시장에서 더 많은 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다. "라고 말했다.

현재 케이비엘러먼트는 전세계의 가장 큰 난제인 리튬이온 배터리 열폭주 지연을 위한 연구 개발과 차세대 전고체배터리 성능개선에 전념하며 주요한 핵심산업에 그래핀을 적용하며 그래핀의 우수성을 입증해 나가고 있다.


박준식기자 parkjs@wowtv.co.kr