세라믹계 고체전해질에 집중...7월 특허 추가 공개 전망
장덕현 사장, 지난주 주총 후 "전고체전지 부품 개발 중"
삼성SDI, 세라믹계인 황화물계 고체전해질 특허에 집중
장덕현 삼성전기 사장이 지난 15일 서울 양재에서 열린 제50기 정기주주총회에서 발표하고 있다. <사진=이기종 기자>
삼성전기가 전고체전지 특허를 출원(신청)하고 있다. 이제껏 공개된 특허는 지난 2020년 말까지 출원한 특허다. 올 7월께 2021년 말 출원한 특허도 공개되면 삼성전기의 전고체전지 부품 개발 방향도 구체화될 것으로 예상된다. 장덕현 삼성전기 사장은 지난주 주주총회 후 "소형 전고체전지 부품을 개발하고 있다"고 밝힌 바 있다.
20일 특허검색사이트 키프리스에 따르면 삼성전기가 발명의 명칭에 '전고체'란 용어를 포함해 한국 특허청에 출원한 전고체전지 특허는 모두 14건이다.
전고체전지란 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 전지를 말한다. 전해질이 액체가 아니어서 양극과 음극 사이 분리막이 필요없고, 현재 사용 중인 리튬이온전지와 비교해 배터리 발화 위험 감소와 에너지 밀도 상승 등을 기대할 수 있다.
삼성전기가 출원한 전고체전지 특허 14건 중 12건은 지난 2020년 11~12월에 출원됐다. 2020년 12월 말 출원이 11건이다.
현재까지 공개된 삼성전기의 전고체전지 특허는 주로 세라믹계 고체전해질에 집중돼 있다. 삼성전기는 여러 특허명세서에서 폴리머계보다 세라믹계 고체전해질 안정성이 높다고 부각한 뒤, 세라믹계 고체전해질이 극복해야 할 과제와 연구개발 방향을 제시하고 있다. 배터리 업계에서 고체전해질은 크게 세라믹계(황화물계·산화물계)와, 폴리머계, 그리고 세라믹계와 폴리머계를 결합한 복합재 등 셋으로 나뉜다.
지난 15일 장덕현 삼성전기 사장은 정기주주총회 후 취재진에 "삼성전기가 잘 만드는 적층세라믹콘덴서(MLCC)는 세라믹 제품이고, (삼성전기는) 고온에서 고체산화물로 만들 수 있는 기술을 보유하고 있다"며 "해당 기술을 바탕으로 소형 전고체전지 또는 그린에너지용 부품을 준비하고 있다"고 밝힌 바 있다. 장덕현 사장은 "시제품(프로토타입) 만들 정도가 되면 별도 시간을 갖고 설명하겠다"고 덧붙였다.
삼성전기의 그룹 계열사인 삼성SDI는 세라믹계인 황화물계 고체전해질을 활용한 전고체전지 특허 출원에 주력하고 있다. 키프리스에 따르면 삼성SDI가 발명의 명칭에 '전고체'를 포함해 국내에 출원한 특허는 49건이다. 삼성SDI는 전고체 이차전지 특성과 구조, 제조방법을 집중 연구했다.
특허는 일반적으로 출원 후 1년 6개월 뒤에 공개되기 때문에, 2021년 말에 출원된 특허는 올 7월은 돼야 공개된다. 특허가 추가로 공개되면 삼성전기의 전고체전지 부품 개발 방향성이 드러날 것으로 예상된다. 삼성전기의 전고체전지 부품 개발이 구체화되면 또다른 회사 성장축이 될 수 있다.
한편, 고체전해질 재료에서 황화물계는 높은 이온전도도가 장점이다. 또 황화물계는 연성이 있어서 전극과 전해질의 접촉이 상대적으로 쉽다. 반면 황이 물과 반응하면 유독가스인 황화수소가 발생할 수 있다. 산화물계는 재료 안정성이 높고 다루기 쉽지만, 전극 재료와 고체전해질 사이 계면 저항 문제가 크다. 복합재는 황화물계나 산화물계인 세라믹계와 폴리머계를 결합한 구조다.
