▲청주대학교 산학협력단 전경.

◇ 2단계 충북 지역혁신클러스터육성(R&D) 사업 신청 배경은

현재 이차전지 시장은 에너지 밀도 향상에 대한 요구가 높아지고 있으며, 이를 위해 실리콘 음극재 또는 리튬 메탈 음극재를 활용한 차세대 이차전지 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.

특히 리튬 메탈 음극재는 기존 흑연 음극재보다 에너지 밀도가 월등히 높아 차세대 이차전지의 핵심 기술로 주목받고 있으나 안정성 확보 및 대량 생산 기술 확보에 어려움을 겪고 있는 상황이다.

일본 기업들이 리튬메탈 음극재 시장을 주도하고 있는 가운데 국내 기술 경쟁력 확보 및 시장 독점 구조 완화를 위해 본 연구개발과제를 기획했다.

주관기업인 하나에이엠티㈜는 고순도 금속 제련 기술을 보유하고 있으나 리튬메탈 음극재 제조 및 평가 기술은 부족한 상황이었기에 청주대학교 산학협력단의 전문성을 더해 공동 연구를 추진했다.

◇ 충북 지역혁신클러스터육성(R&D) 연구개발과제 내용은

청주대학교 산학협력단은 본 연구개발과제에서 하나에이엠티㈜가 생산한 리튬메탈 음극재 샘플을 이용하여 이차전지 음극재로서의 적합성을 평가하고 향후 리튬메탈 음극재의 상용화를 위해 필요한 기술적 난제 해결에 대한 방안 제시를 목표로 연구를 진행했다.

세부내용으로는 리튬메탈 음극재의 미세구조 분석 및 물리화학적 특성평가와 리튬메탈 음극재를 적용한 이차전지 셀의 전기화학적 특성 평가, 대면적 생산을 위한 공정 기술 검토 및 향후 연구방향 제시 등이다.

▲청주대학교 산학협력단 팀원들.

◇ 충북 지역혁신클러스터육성(R&D) 사업을 통해 얻게 된 성과물은

충북 지역혁신클러스터육성(R&D) 사업 수행을 통해 하나에이엠티㈜의 고순도 리튬메탈 음극재가 기존 흑연 음극재 대비 우수한 에너지 밀도를 가지는 것을 확인했다.

또한 리튬메탈 음극재의 안정적인 작동을 위한 최적의 조건을 도출하고, 대면적 생산을 위한 공정 기술 개선 방향을 제시했다.

이러한 연구결과는 하나에이엠티㈜의 리튬메탈 음극재 상용화를 위한 중요한 기술적 기반을 마련했다고 볼 수 있다.

◇ 충북 지역혁신클러스터육성(R&D) 연구개발과제 수행에 따른 기대효과는

본 연구는 하나에이엠티(주)의 리튬메탈 음극재 상용화에 필요한 기술적 검증을 제공하고, 향후 기술 개발 방향을 제시함으로써 국내 이차전지 산업의 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 예상된다.

특히 고순도 리튬메탈 음극재의 안정성 및 대면적 생산 기술 확보를 통해 국내 이차전지 산업의 기술 자립도를 높이고, 글로벌 시장 경쟁력을 확보하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

또한 본 연구를 통해 확보된 기술 및 노하우는 향후 추가적인 연구개발을 통해 고성능 이차전지 개발로 이어질 수 있을 것으로 예상되며, 국내 이차전지 산업 생태계 강화에도 기여할 것으로 전망된다.

◇ 청주대학교 산학협력단은

김재광 교수는 청주대학교 기후변화대응기술개발팀을 이끌고 있으며, 2021년 안전성 높은 상용화 전고체 전지를 개발한 이력이 있다.

본 과제에 공동연구기관으로 참여한 김재광 교수는 "충북의 주력 분야인 이차전지 산업의 생태계 조성과 발전을 위해 전후방 기업들을 지속 지원함으로써 산업 활성화에 이바지 할 것"이라며 "본 과제는 아직 랩실 단계의 개발이었지만 3년 이내 사업화까지 이어질 수 있도록 보탬이 될 것"이라고 말했다.

충청비즈  cbiz0419@naver.com

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