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하트마스(주), “음극활물질이 없는 석출형 리튬메탈 차세대배터리” 개발
Anode-Free 리튬 이차전지, 음극활물질 Free 선언
기사입력: 2020/10/18 [17:14] ⓒ 국제언론인클럽(GJCNEWS)
박성 기자
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[GJCNEWS=박성 기자]  대한민국의 이차전지 연구 개발기업 하트마스가 꿈의 미래기술인 Anode-Free 리튬메탈 이차전지(Anode-Free Lithium Metal Battery; AFLMB)를 개발했다. 이번에 발표하는 석출형 모델로 X시리즈(X-1, X-2, X-3) 모델 3종을 발표한다.

 

▲ 아이빌트팀 (사진=하트마스 제공)

 

 하트마스의 X시리즈는 기존에 사용되는 대표적인 음극활물질인 흑연, 실리콘, CNT, 리본

리튬메탈 등 음극활물질을 사용하지 않는 진정한 석출형 배터리이다. 리튬배터리에서 대표적

으로 쓰이는 흑연은 30년 동안 성능개선을 통해 한계치에 도달하였다.

 

 최근 양극활물질 개선은 NCM 811에서 NCM 9:0.5:0.5 수준까지 도달함으로써 에너지밀도가

증가함으로 인해 음극소재의 개선이 필요하게 되었고, 이 추세에 맞춰 전지의 고용량화를 위해

신규 음극소재들이 업체에서 적극적으로 개발 중이다.

 

▲ 하스마스 배터리연구개발진=김창기,조영희,김동환(사진=하이마스 제공)

 

 Anode-Free 이차전지(AFLMB: Anode-Free Lithium Metal Battery)는 음극에 구리집전체

이 있는 기술로, 리튬 이온이 음극집전체 표면에 리튬메탈 형태로 석출되고 방전시에 석출층이

없어지는 메커니즘(Mechanism)으로 인해 충·방전이 가능해진다.

 

 하트마스에서는 차세대배터리 전용 양극활물질, 전해질과 첨가제를 독자적으로 개발하였다

양극소재는 화학적합성을 통해 NCMA를 개발하였고, 이는 충·방전 과정에서 발생되는

양극활물질 성능저하를 막고 전지 수명을 연장하기 위해 개발 되었다.전해질과 첨가제는

석출형 배터리에서 가장 중요한 부분을 차지하는 소재로 ·방전 과정에서 석출된 리

의 산화와 환원이 보다 용이하도록 하는 전해이며 첨가제는 석출과정에서 구리집전체의

부식을 방지하고 석출과정에서 SEI(Solid Electrolyte Interphase)층의 수명 연장과 구리집전

체와 리튬의 균일한 석출층을유도하고 수지상결정(Dendrite)을 억제하기 위하여 개발이 되

었다

 

 하트마스에서 독자적으로 개발한 X-시리즈 배터리가 발표됨으로써 상용화의 길이 활짝 열였

. 배터리의 분리막(separator)의 유무(有無)에 따라 분리막형과 세라믹형 2가지 타입으로 기

술이 구현되었고, 덴트라이트로 인한 석출형 전지의 결점이 없으며, 음극활물질이 없어 가볍

고 성능 또한 전해질 리튬용량 조절을 통해 기존 이차전지 대비 2배 이상 성능 구현이 가능하다

 

이와 같은 하트마스의 배터리는 음극활물질이 없어짐으로 인해 제조공정 단순화로 배터리 가

격을 30% 이상 인하시키는 효과로 전기자동차의 판매증가의 걸림돌인 배터리 가격을 낮출 수

있다.

 

또한, 전기자동차 적용 시에 음극소재가 차지하는 부분이 없어짐으로 인해 경량화가 가능하여

간접적으로 용량이 증가한다. 이는 중대형 전기자동차 배터리의 한계를 극복할 수 있다.

 

하트마스의 배터리는 제조공정 하나하나가 현재 가동되는 리튬이차전지의 양산기술을 염두에

두고 개발되었기 때문에, 양산 설비나 장비의 추가 개발 없이 상용중인 전지 제조설비에 어렵

지 않게 적용될 수 있다.

 

하트마스의 배터리는 15년 연구경력의 배터리 개발자의 축적된 노하우의 결정체이며 모든 기

술은 독자적으로 개발하여 탄생이 되었다.

지난 15년 동안 전지 개발을 진두지휘한 김동환 대표는 석출형 리튬메탈 차세대배터리가

터리업계의 게임 체인저가 될 것이다고 말했다.

 

▲ 하스마스팀 (사진=하트마스 제공)

 

X시리즈 배터리의 높은 수명과 성능, 그리고 저렴한 가격으로 인해, 전기자동차 시장, 군용

비 시장, 의료 장비 시장, 휴대폰이나 노트북 등 전자기기 시장, 드론 등 항공시장, ESS(에너

저장장치) 전력시장 까지 폭 넓게 적용될 것으로 기대된다.

 

하트마스 연구진은 X-시리즈 이후 개선된 배터리가 지속적으로 나올 수 있도록 개발에 최선을

다할 것이고, 각종 분야에 최적의 조건으로 적용될 수 있도록 노력할 것이라  김동환대표는 말

했다.

   

 

 

 

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