더 빨라지고, 더 강해졌다...SK온, 新 급속충전 기술 공개

2024년 인터배터리서 Advanced SF 및 SF+ 배터리 공개
추위에 강한 Winter Pro LFP…충전 16%, 방전 10% 개선

Advanced SF배터리

SKO 인터배터리2024 조감도

SKO 인터배터리2024 조감도 Application zone

SK온이 보다 진화된 배터리 급속충전 성능을 선보인다. 기존의 SF배터리(Super Fast. 급속충전) 대비 에너지밀도는 높이면서 급속충전 성능은 유지한 신제품을 통해 전기차 사용 편의성을 높일 것으로 기대된다.

SK온은 3월 6~8일 서울 삼성동 코엑스에서 열리는 국내 최대 배터리 전시회 '인터배터리 2024'에서 Advanced SF 배터리를 공개한다고 3일 밝혔다.

SF 배터리는 SK온이 2021년 처음 공개한 하이니켈 배터리다. 18분 만에 셀 용량의 10%에서 80%까지 충전할 수 있다. Advanced SF 배터리는 이보다 에너지 밀도는 9% 높이면서 급속충전 시간은 유지했다. 에너지 밀도가 높을수록 많은 에너지를 저장할 수 있어 1회 충전 시 주행거리가 늘어난다.

Advanced SF 배터리는 SK온이 고유의 급속충전 기술을 끊임없이 개선해 얻어낸 성과다. 배터리 충전 속도는 리튬이온 이동 거리와 이동 속도에 따라 결정된다. 보통 에너지 밀도가 높으면 충전 시 음극저항이 높아 리튬이온 이동속도가 느려져 충전 시간이 길어진다.

SK온은 특수 코팅공법을 통해 음극 저항을 획기적으로 낮추고, 음극 정렬 공법을 적용해 리튬이온 이동경로를 단축했다.

여기에 배터리 충전 속도를 최대화할 수 있는 분석 기술로 최적화된 급속충전 프로토콜까지 구현하면서 Advanced SF 배터리를 개발했다.

SK온은 급속충전 시간을 18분에서 15분으로 단축한 SF+ 배터리도 선보인다. SK온만의 이중 레이어 구조에 고용량 실리콘과 저저항 흑연을 배치해 리튬이온 이동 거리를 줄이고, 이동 속도는 높였다. 고용량인 실리콘은 이동 거리를, 저항이 작은 흑연은 이동 속도를 각각 개선시킨다.

저온 성능을 개선한 '윈터 프로'(Winter Pro) LFP 배터리도 공개된다. 일반적으로 LFP 배터리는 저온(-20℃)에서 주행 거리가 50~70%로 급감한다. 반면 윈터 프로 LFP 배터리는 에너지 밀도를 19% 높이고도 저온에서 충전 용량과 방전 용량을 기존 LFP 배터리 대비 각각 약 16%, 10% 늘렸다.

'Speed On' 주제, 비수세 공정 등 혁신기술 공개

SK온의 올해 인터배터리 전시 주제는 '스피드 온(Speed On)'이다. 창사 후 처음 참가한 지난 '22년 인터배터리에선 '출사표를 던지다'라는 의미의 '파워 온(Power On)'을 슬로건을 내세웠다. 지난해에는 '확장, 발전한다'는 뜻으로 '무브 온(Move On)'을, 올해엔 '성장을 가속화하겠다'는 의미로 '스피드 온'을 채택했다.

SK온은 혁신 기술을 앞세운 포트폴리오 다변화를 통해 글로벌 위상을 높이고 더 빠르게 성장하겠다는 포부를 담아 4개 구역으로 전시장을 꾸몄다.

SK온 배터리가 탑재된 다양한 차량 미니어처들이 늘어선 런웨이를 따라 가면 첫 번째 '글로벌 ON' 구역에 다다른다.

이 구역에 들어서면 구(球) 모양의 LED(미디어 오브)를 마주하게 된다. 미디어 오브의 버튼을 누르면 SK온의 글로벌 사이트 위치와 정보를 볼 수 있다. 그 뒤에 펼쳐진 대형 LED Wall에서는 글로벌 사이트 영상이 상영된다.

두 번째 '혁신 기술'(Innovative Technology) 구역에서는 비수세 공법 등 SK온 하이니켈 배터리의 양극 활물질(배터리의 양극에서 리튬 이온을 갖고 있다가 배터리를 충전할 때 음극으로 리튬 이온을 제공하는 물질. NCM(니켈·코발트·망간), LFP(리튬·인산철), LCO(리튬·코발트산화물), LMO(리튬·망간산화물) 등 각 물질의 특성 조합 구성)제조 기술을 소개한다.

양극 활물질을 만들 때 생기는 잔류 리튬은 배터리 구동 중 불필요한 가스를 발생시키고 표면에 부산물을 생성시켜 양극 성능을 저하시킨다.

잔류 리튬은 이에 따라 보통 물로 씻어내는 수세 공정으로 제거하는데, 이 과정에서 양극 활물질 구조가 손상돼 양극 성능이 더욱 저하된다. SK온은 독자 기술로 개발한 전용 코팅물질을 통해 물을 사용하지 않는 비수세 공정으로 대체, 양극 성능을 개선했다.

세 번째 '적용'(Application) 구역에는 SK온 배터리를 탑재한 실물차량을 배치했다. 제네시스 eG80와 기아 EV9 차량 앞에 SF 배터리와 Advanced SF 배터리를 각각 짝지어 전시한다. 배터리에는 홀로그램 방식으로 시각적 효과를 더해 정보를 입체적으로 제공한다.

SK온은 에너지저장장치(ESS)도 처음 선 보인다. SK온은 ESS 모듈을 직/병렬로 이은 차세대 DC블록을 1/10 크기 모형으로 공개한다. 출력, 충전량, 고장 여부 등 개별 셀 및 모듈의 상태를 실시간 확인할 수 있다.

이 코너에서는 국내 처음으로 북미 ESS 화재안전 인증을 받은 열 확산(Thermal Propagation)방지 솔루션, 셀 간 온도차를 최소화하고 충?방전 효율을 높인 수냉(Liquid Cooling) 방식 등 SK온의 ESS 화재 안전 기술도 함께 소개한다.

마지막 전시구역인 '배터리 포트폴리오 다각화'(Battery Portfolio Diversification)에서는 SK온의 폼팩터와 케미스트리(양극재 및 음극재 소재) 다변화 전략을 소개한다. SF+ 배터리와 윈터 프로 배터리 등 기존 보다 성능을 강화한 제품을 비롯해 각형 배터리, 전고체 배터리까지 SK온의 다양한 포트폴리오를 한눈에 볼 수 있다.

SK온 관계자는 "전시관을 찾은 관객들은 SK온이 지닌 글로벌 최고수준 연구개발 능력을 직간접적으로 체험할 수 있을 것"이라며"앞으로도 끊임없는 혁신기술 개발과 포트폴리오 다변화를 통해 다양한 고객사 요구에 부응할 것"이라고 말했다.
서산=임붕순 기자 ibs9900@