아이엘, 리튬메탈 음극 제조용 ‘롤투롤(Roll-to-Roll)’ 연속 공정 장비 개발 완료

- 이중 보호층 특허 출원 기술 적용… 덴드라이트 억제 및 대면적 연속 생산 구현
- 자회사 리드엔지니어링과 반도체 공정장비 역량 결합해 차세대 배터리 양산성 확보

모빌리티 및 피지컬 AI·차세대 배터리 기술 기업 아이엘은 자체 특허 출원 기술을 적용한 리튬메탈 음극 제조용 롤투롤(Roll-to-Roll) 연속 공정 장비 개발을 완료했다고 6일 밝혔다.

이번 장비 개발은 아이엘이 연구해 온 리튬메탈 음극 소재 및 기능성 보호층 기술을 대면적 연속 생산 공정으로 구현한 것이다. 롤투롤 공정은 롤 형태의 소재를 연속으로 이동시키면서 가공과 표면 처리를 수행하는 제조 방식으로, 고에너지 밀도를 지닌 리튬메탈 음극의 균일한 생산과 대량 양산성을 확보하고 수율 및 원가 경쟁력을 높이기 위한 핵심 공정으로 꼽힌다.


리튬메탈은 이론적 에너지 밀도가 높아 차세대 배터리 음극 소재로 주목받고 있으나, 충·방전 과정에서 리튬 표면에 뾰족한 결정이 자라나는 ‘덴드라이트(Dendrite·수지상 결정)’ 현상과 계면 불안정성 탓에 수명 및 안전성 확보가 상용화의 과제로 지적돼 왔다.

아이엘은 이를 해결하기 위해 앞서 ‘이온 전도성 및 물리·화학적 안정성이 향상된 이중 기능성 보호층을 포함하는 리튬메탈 음극 및 이의 연속 제조 방법’에 관한 특허를 출원했다. 이온 이동의 균일성을 높이고 덴드라이트 형성을 억제하는 이중 보호층(DPL) 구조와 진공 환경 기반의 연속 제조 공정이 핵심으로, 이번 롤투롤 장비 개발을 통해 관련 제조 공정의 연속화와 장비 기술 확보에도 진전을 이뤘다.

특히 아이엘은 인수한 반도체 공정 장비 전문기업 리드엔지니어링과의 기술 협력을 통해 롤투롤 장비의 성능 고도화와 핵심 제조 장비 기술 내재화를 추진할 계획이다. 이를 통해 자체 확보한 배터리 원천기술에 반도체 공정 장비 설계·제조 역량을 결합하고, 차세대 배터리 제조 공정의 기술 경쟁력을 지속적으로 강화한다는 전략이다.



향후 아이엘은 장비 운전 조건 최적화와 파일럿 라인 시제품 생산을 거쳐 실제 배터리 셀 제조 공정 적용성을 검증할 예정이다. 최근 미국 특허 출원을 마친 음극 보호층 기술을 비롯해 3차원(3D) 집전체, 전고체 배터리 관련 지식재산권(IP) 포트폴리오도 지속 확장한다. 중장기적으로는 고밀도·경량화 전원이 요구되는 휴머노이드 로봇 및 미래 모빌리티 분야로 적용처를 넓히고, 국내외 셀 제조사와의 공동 연구개발(R＆D)을 추진할 방침이다.

고재환 배터리R＆D 센터장은 “이번 롤투롤 설비 개발은 자체 연구한 리튬메탈 전극 소재 기술을 실제 산업용 생산 공정으로 구체화했다는 데 의의가 있다”라며 “공정과 제조 장비 기술의 통합 내재화를 통해 차세대 배터리 양산 상용화에 대응해 나갈 것”이라고 전했다.

양승현 리포터