아이엘, 리튬메탈배터리 수명·안정성 핵심 기술 美 특허 출원…북미 시장 공략

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수정 2026-11-04 11:14

입력 2026-11-04 11:14

세줄 요약

리튬메탈배터리 수명·안정성 높이는 보호층 특허 출원
덴드라이트 억제하는 LBWO 비정질 박막 기술 핵심
북미 시장 공략 위한 글로벌 IP·협력 확대 추진

▲사진=아이엘이 개발한 ‘LBWO 비정질 보호층’ 기술 개념도. 기존 리튬메탈 음극에서 발생할 수 있는 덴드라이트 형성과 보호층 적용에 따른 덴드라이트 억제 원리를 비교한 이미지. 아이엘 제공)

피지컬 AI 운영 데이터 플랫폼 기업 아이엘(대표 송성근)은 차세대 리튬메탈배터리의 수명과 충·방전 안정성을 높이는 핵심 원천기술에 대해 미국 특허 출원을 완료했다고 4일 밝혔다.

이번 미국 특허 출원은 국내에 등록된 ‘보호층을 포함하는 리튬 이차 전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지’ 특허를 기반으로 특허협력조약(PCT) 국제출원 절차를 거쳐 진행됐다. 아이엘은 이를 통해 차세대 배터리 핵심 기술의 글로벌 지식재산권(IP) 보호 기반을 넓히고, 북미 시장 진출을 위한 기술적 교두보를 마련한다는 계획이다.

출원 기술의 핵심은 리튬메탈배터리 상용화의 주요 걸림돌인 ‘리튬 덴드라이트(Dendrite·수지상 결정)’ 형성을 억제하는 ‘LBWO 비정질 보호층’이다. 리튬메탈배터리는 에너지 밀도가 높아 전기차와 차세대 에너지저장장치(ESS)의 핵심 동력으로 주목받지만, 반복적인 충·방전 과정에서 리튬이 불균일하게 자라나는 덴드라이트 현상으로 인해 배터리 수명이 줄고 내부 단락(쇼트)이 발생할 수 있다는 한계가 있었다.

아이엘이 개발한 LBWO 보호층 기술은 리튬(Li), 산소(O), 붕소(B), 텅스텐(W)으로 구성된 리튬 금속 화합물을 활용해 집전체 표면에 비정질(Amorphous) 박막 보호층을 형성하는 방식이다.

RF 스퍼터링 등 진공 증착 공정을 활용하며, 결정립계(Grain Boundary)가 없는 비정질 구조를 통해 리튬 이온의 국부적인 집중과 불균일한 성장을 억제하도록 설계됐다. 특히 충·방전 과정에서 발생하는 전극 계면의 불안정성과 리튬의 부피 변화에 따른 보호층 손상을 완화해 음극의 수명 및 충·방전 안정성을 높이는 것이 기술의 핵심이다.

자체 평가 결과에서도 보호층 적용에 따른 충·방전 안정성 개선 가능성이 확인됐다.

아이엘에 따르면 보호층이 적용되지 않은 기존 음극은 약 10사이클 이후 쿨롱 효율이 급격히 저하된 반면, LBWO 보호층을 적용한 음극은 100사이클 이상의 연속 충·방전 과정에서도 쿨롱 효율의 유의미한 저하 없이 안정적인 특성을 유지한 것으로 나타났다.

쿨롱 효율은 충전 과정에서 투입된 전하량 대비 방전 시 회수되는 전하량의 비율로, 배터리의 충·방전 효율과 전극 계면 안정성을 평가하는 주요 지표다.

이번 자체 평가 결과는 LBWO 보호층이 리튬메탈 음극의 안정성 개선에 기여할 가능성을 보여준다는 점에서 의미가 있다. 아이엘은 향후 다양한 배터리 환경에서 장기 충·방전 특성과 기술 적용성에 대한 검증을 확대할 계획이다.

해당 보호층 기술은 액체 전해질 기반 리튬메탈배터리 외에도 전고체배터리와 리튬황배터리 등 차세대 이차전지의 음극 계면 안정화에 적용할 수 있도록 연구되고 있다.

아이엘은 이번 미국 특허 출원을 계기로 차세대 배터리 핵심 소재·공정 분야의 글로벌 IP 포트폴리오를 강화하는 한편, 북미 배터리 제조사와 글로벌 완성차 기업 등을 대상으로 공동개발, 기술협력 및 라이선싱 기회를 모색할 방침이다.

아이엘 관계자는 “차세대 배터리 시장에서는 에너지 밀도뿐 아니라 수명과 안전성을 동시에 확보하는 핵심 소재·공정 기술의 중요성이 커지고 있다”며 “이번 미국 특허 출원은 국내에서 확보한 리튬메탈 음극 보호층 원천기술의 지식재산권 보호 범위를 글로벌 시장으로 확대하는 중요한 단계”라고 설명했다.

이어 “자체 평가를 통해 확인한 기술적 가능성을 기반으로 후속 검증과 기술 고도화에 속도를 내고, 북미 배터리 및 모빌리티 산업을 중심으로 글로벌 기술협력과 라이선싱 기회를 확대해 나가겠다”고 밝혔다.

양승현 리포터

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