SK온, '전고체 파일럿 플랜트' 준공…"2029년 상용화"

SK온은 대전광역시 유성구 미래기술원 내에 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했다고 16일 밝혔다.

파일럿 라인은 고객사에 공급할 시제품을 생산하고, 제품 품질과 성능 등을 평가·검증하는 시설을 말한다.

전날 열린 준공식에는 이석희 SK온 사장을 비롯해 박기수 미래기술원장, 안드레아스 마이어 솔리드파워 한국 지사장 등이 참석했다.

SK온은 지난해 솔리드파워와 파트너십을 체결했다. 이후 전고체 배터리 공동 연구를 진행 중이다.

이번에 준공된 플랜트는 약 4,628㎡, 1,400평 규모다. SK온은 신규 파일럿 라인에서 황화물계 전고체 배터리를 개발한다.

일부 라인에서는 고체 배터리의 한 종류인 리튬 메탈 배터리도 개발한다.

리튬 메탈 배터리는 리튬 이온 배터리의 핵심 소재인 흑연 음극을 리튬 메탈로 대체한 배터리다. 음극재 무게와 부피를 줄일 수 있어 에너지 밀도를 높일 수 있다.

SK온은 전고체 배터리를 2029년까지 상용화하겠다는 계획이다. 기존 목표였던 2030년에서 1년 앞당긴 것이다.

에너지 밀도 800Wh/L(와트시/리터) 전고체 배터리 상용화를 목표로 한다. 장기적으로는 1000Wh/L까지 달성하겠다는 포부다.

이를 위해 국내 최초로 SK온은 파일럿 플랜트에 '온간등압프레스(WIP, Warm Isostatic Press) 프리 기술'을 적용했다.

WIP 기술은 상온보다 높은 온도(25~100℃)에서 전극에 균일한 압력을 가해 밀도와 성능을 높이는 차세대 압착 공정이다.

이 기술은 배터리의 발열 반응을 최소화하고 수명을 늘린다. 다만 배터리 셀을 밀봉하는 과정이 필요하고 연속식 자동화 공정을 구현하기 어려워 생산성이 낮다.

SK온은 독자적인 셀 설계 공법과 일반 프레스 공정을 활용해 생산성 저하 문제를 해결했다.

또 전극과 고체 전해질의 접합을 개선하고 일반 프레스 공정 조건을 최적화 해 계면 저항을 감소시켰다.

계면 저항이 낮아지면 전기의 흐름이 원활해 지고 배터리가 안정적으로 충·방전돼 수명이 길어진다.

한편 SK온은 차세대 배터리 기술 개발을 위해 공동 연구도 진행한다.

앞서 5월에는 한양대 연구팀과 함께 리튬 메탈 음극에 보호막 기술 적용해 황화물계 전고체 배터리 수명을 3배로 늘리는 데 성공했다.

이석희 SK온 사장은 "전고체 배터리를 누구보다 앞서 상용화해 전동화 시대를 앞당기겠다"고 말했다.