폭발 위험없는 ‘리듐이차전지’ 특허출원 급증

액체전해질에서 고체전해질 개발 출원 다수

최근 스마트폰 폭발사고가 이어지면서 폭발 위험이 없는 ‘리듐이차전지’에 대한 관심이 고조되고 있다.

기존 리튬이차전지에 사용되는 액체전해질은 단점인 전해액의 분해반응 등으로 인해 발화, 폭발 위험성이 존재한다. 이런 단점을 해결하기 위해 액체전해질을 고체전해질로 대체하고 있는 추세다.

특허청(청장 최동규)에 따르면 최근 10년간 고체전해질 이차전지 관련 PCT 국제출원은 219건이었다. 2010년까지 10여건 정도에 불과했지만 2011년부터 25건으로 증가해 2015년 50건으로 점진적으로 증가했다.

고체전해질은 외부 충격에 의한 파손 시 누액이나 폭발의 위험성이 없고, 고온이나 고전압 상화에서도 높은 에너지 밀도 유지가 가능하다.

고체전해질 아치전지 PCT 국제출원의 주요 출원인은 도요타가 24건으로 가장 많고 히타치 10건, 쏘니 8건, LG화학 7건으로 조사됐다.

주요 출원기술 내용은 기존 이차전지에서 사용하는 액체전해질을 고체로 대체하는 핵심소재인 고체전해질 개발에 관한 것이 주를 이룬다.

안정성은 우수하지만 낮은 이온전도도와 고온 열처리 공정시간이 긴 산화물(oxide)계 소재가 67건이었다. 이어 전도도는 높지만, 수분과 산소에 취약한 황화물(sulfide)계 소재가 44건, 리튬 폴리머전지로 이미 상용화돼 더욱 성능 향상을 꾀하는 고분자(polymer)계 소재가 31건이다. 결정화 유리 상태를 얻을 수 있어 높은 이온전도성이 가능한 인산염(phosphate)계 소재도 17건으로 나타났다.

강전관 특허청 국제특허출원심사 1팀장은 “현재 이차전지는 주류를 이뤘던 휴대기기용 소형전지를 뛰어넘어 전기자동차용의 전원, 중대형 에너지 저장장치 등으로 분야를 확장하고 있다”며 “폭발이나 화재의 위험이 없는 고체전해질 이차전지 관련 기술개발이 활발히 이뤄지고 있어 국내 기업들의 특허출원이 증가하기를 기대한다”고 말했다. 이해미 기자 ham7239@