아이엘사이언스가 우주용 전고체배터리의 성능을 크게 향상시키기 위해 3D 집전체를 활용한 대용량화 기술에 대한 특허를 출원했다고 17일 밝혔다. 이번 특허(10-2024-0134931)는 '선택적 표면처리 기반 3D 집전체, 3D 리튬음극 및 전고체배터리 제조방법'을 포함하고 있다.

우주 환경은 배터리에 대한 까다로운 요구 조건을 가지고 있어, 우주용 배터리는 넓은 온도 범위와 초고 진공 상태에서도 안정적이어야 한다. 아이엘사이언스는 지난 8월에 개발한 우주용 전고체배터리가 -20도에서 120도 범위의 온도에서 정상 작동하며, 0.66파스칼(Pa) 이하의 고진공 환경에서도 안정성을 유지했다고 밝혔다. 이는 우주 탐사 및 화성 개척과 같은 미래의 우주 산업에서 필수적으로 요구되는 기술이다.

이번에 출원한 특허 기술은 리튬음극 및 무음극 전고체배터리를 구현하는 데 있어 높은 안정성을 제공할 것으로 기대된다. 특히, 선택적 표면처리 기술을 통해 3D 집전체의 기공 내 불균일한 리튬 증착을 방지하고, 덴드라이트 형성으로 인한 기공 충전 및 구조적 변형을 예방할 수 있다. 덴드라이트는 전지의 충∙방전 시 리튬 이온이 음극 표면에서 구조로 발생하여 전지의 수명과 원활한 작동을 저해하는 주요 원인으로, 이는 전기적 단락을 일으키고 배터리 폭발 위험을 높인다.

송성근 아이엘사이언스 대표는 "우주용 소형 전고체배터리 개발에 이어 3D 집전체를 활용한 전지의 용량 증가가 가능할 것으로 보고 있다. 이러한 기술은 태양광 패널과 에너지 저장장치(ESS)에서 적용되어 대용량 전고체배터리로 발전할 것이다"고 강조했다. 또한 그는 "이 기술은 인류의 미래를 변화시킬 혁신 기술로, 우주 에너지 분야에 큰 기여를 할 것"이라고 덧붙였다.

아이엘사이언스는 기술 발전을 위해 가천대학교 윤영수 교수팀과 협력하여 배터리 연구개발(R&D)을 진행하고 있다. 또한, 한∙이스라엘 공동 연구개발 프로그램 '라이트하우스(Lighthouse)'의 전기차 분야에서 3D 리튬음극 시트를 양산할 핵심 기술로 이 특허 기술을 활용할 예정이다.

이러한 대용량화 기술은 우주 탐사와 같은 고도화된 환경에서 에너지 공급의 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 아이엘사이언스는 앞으로도 우주용 전고체배터리의 연구개발을 지속적으로 이어나갈 계획이며, 이를 통해 우주 산업에서의 입지를 더욱 강화할 것으로 보인다.