SK이노, 리튬 금속 전지 상용화 "2021년까지 전도성 유리 분리막 개발"

차세대 배터리 핵심 소재 개발 협력 '오픈 이노베이션' 적용 첫 사례

[프라임경제] SK이노베이션(096770)은 미국 캘리포니아 버클리에서 18일 오후 4시(현지시각) 미국 배터리 기술 개발 업체 '폴리플러스 배터리 컴퍼니(PolyPlus Battery Company, 이하 폴리플러스)'와 함께 리튬 금속(Li Metal) 전지 개발을 위한 공동 개발 협약을 맺었다고 19일 밝혔다.

해당 기술은 SK이노베이션이 미래 핵심기술 확보에 적극적으로 나서기 위한 전략으로 추진하고 있는 '오픈 이노베이션' 방식을 통해 확보한 것이다.

SK이노베이션은 이번 협약을 통해 폴리플러스 보유 '전도성 유리 분리막(Conductive Glass Separator)' 연구 개발에 자금을 투자하며, 향후 지분 투자 및 기술 라이선스 확보 옵션도 검토하고 있다. 

18일 오후 4시(현지시각) 미국 캘리포니아 버클리에서 이성준 SK이노베이션 기술혁신원장과 스티브 비스코 폴리플러스 배터리 컴퍼니 대표이사가 리튬 금속 전지 공동 개발 협약을 맺고 있다. 좌측부터 △유진 니먼 폴리플러스 R&D 디렉터 △폴리플러스 배터리 컴퍼니 스티브 비스코 대표이사 △SK이노베이션 이성준 기술혁신원장 △SK이노베이션 황경순 Global post. ⓒ SK이노베이션

SK이노베이션은 오는 2021년 하반기까지 전도성 유리 분리막 연구를 마무리하고, 이를 리튬 금속 전지 개발에 적용한다는 전략이다. 

리튬 금속 전지는 흑연대비 10배 이상 용량을 지닌 리튬 음극을 사용하기 때문에 에너지 밀도가 약 1000Wh/ℓ 수준으로 일반 리튬 이온 전지과 비교해 두 배 가량 높은 미래 전기차 배터리 모델 중 하나다.

다만 배터리 충전 과정에서 음극 표면에 리튬이 적체되는 덴드라이트(금속 표면 한 부분에 비정상적으로 생성되는 나뭇가지 모양 결정)가 발생, 분리막을 통과·훼손해 결국 화재가 일어난다는 한계가 있다.

전도성 유리 분리막은 이런 덴드라이트가 분리막을 통과하지 못하도록 억제해 리튬 금속 전지를 안정화시킨다는 점에서 향후 상용화 '핵심 소재'로 구분된다. 이 기술을 통해 향후 리튬 금속 전지 상용화를 더욱 앞당길 전망이다.

이번 협약은 SK이노베이션 기술혁신연구원이 지난해부터 추진하고 있는 '오픈 이노베이션 (개방형 혁신)' 방식을 통해 기술을 확보하는 첫 번째 사례다.

이는 기업이 업체·대학·연구기관과 컨소시움을 구축하는 등 외부 전문가와의 협업을 통해 미래 기술 투자 불확실성을 효과적으로 줄이는 기술 확보 방식이다.

빠른 의사 결정을 통한 리스크 최소화가 가능하고, 기술 보유 업체와 연대해 개발 속도를 가속화할 수 있는 것이 장점이다. 빠르게 진화하는 기술 개발 트렌드를 반영해 적시에 기술을 확보할 수 있어 바이오·제약 및 친환경에너지 소재 업계에서 주로 활용된다.

SK이노베이션은 2017년부터 미국 및 유럽 소재 주요 연구소나 대학과의 네트워크 구축을 통해 연구개발 협력 생태계를 구축하고 있다. 이를 통해 이번 투자 협약과 같은 사업 협력 생태계까지의 확장을 지속적으로 시도하겠다는 방침이다. 이 외에도 배터리 메탈 리사이클링 및 친환경소재 개발 등 연구개발 협력 연대를 구축하고 있다. 

이성준 SK이노베이션 기술혁신연구원장은 "빠르게 진행되는 미래 전기차 배터리 사업에서 주도권을 갖기 위한 차세대 핵심 역량은 기술력"이라며 "앞으로도 오픈 이노베이션을 활용해 다양한 외부 단체와 협력을 넓혀 나갈 것"이라고 설명했다. 

한편 지난해 배터리 사업 집중 투자를 결정한 SK이노베이션은 국내를 비롯한 △중국 창저우 △헝가리 코마롬 △미국 조지아 지역에 배터리 생산 설비를 구축하고 있으며, 오는 2025년까지 추가 수주를 통해 총 생산량을 60GWh까지 확대 시킬 계획이다.