이차전지 폭발, 고체전해질 전지로 극복한다.

[에너지경제신문 안희민 기자] 리튬이온전지의 잦은 폭발 및 발화 사건과 관련 고체전해질 기술에 관심이 집중되고 있다. 고체 전해질은 외부 충격에 의한 파손 시 누액이나 폭발의 위험성이 없고, 고온이나 고전압 상황에서도 높은 에너지 밀도 유지가 가능하다.

17일 특허청에 따르면 2006~2015년 간 고체전해질 이차전지 관련 PCT 국제출원은 219건이었다. 2010년까지 10여건 정도에 불과했지만, 2011년부터 25건으로 증가하기 시작하여 2012년 23건, 2013년 45건, 2014년 28건, 2015년 50건으로 점진적으로 증가하여 그 양이 꾸준히 유지되고 있다.

출원인별로 살펴보면, 토요타가 24건(10.9%)으로 가장 많고, 이어서 히타치 10건(4.6%), 쏘니 8건(3.7%), LG화학 7건(3.2%) 등의 순으로 조사됐다.

출원인의 국적별로 살펴보면, 일본 133건(60.7%), 미국 40건(18.3%), 한국 20건(9.1%), 독일 17건(7.8%), 중국 5건(2.3%)의 순으로 조사되었다.

출원된 기술내용은 기존 이차전지에서 사용하는 액체전해질을 고체로 대체하는 핵심소재인 고체전해질 개발에 관한 것이다.

△안정성은 우수하지만 낮은 이온전도도와 고온 열처리 공정시간이 긴 산화물(oxide)계 소재가 67건(30.6%) △이온 전도도는 높지만 수분과 산소에 취약한 황화물(sulfide)계 소재가 44건(20.1%) △리튬 폴리머전지로 이미 상용화되어 더욱 성능 향상을 꾀하고 있는 고분자(polymer)계 소재가 31건(14.2%) △결정화 유리 상태를 얻을 수 있어 높은 이온전도성이 가능한 인산염(phosphate)계 소재가 17건(7.8%)으로 나타났다.

강전관 특허청 국제특허출원심사1팀장은 “현재 이차전지는 주류를 이루었던 휴대기기용 소형전지를 뛰어 넘어 전기자동차용의 전원, 중대형 에너지 저장장치 등으로 분야를 확장하고 있다.”며 “최근에는 폭발이나 화재의 위험이 없는 고체전해질 이차전지 관련 기술개발이 활발히 이루어지고 있어 이에 따른 국내 기업들의 특허출원이 증가되기를 기대한다”고 말했다.