넥스트배터리, 20~40㎛ 초박막 리튬메탈 음극 기술로 차세대 배터리 공략

-용융 리튬 딥코팅 공정으로 대면적 초박막 전극 제조 기술 확보
-전기차·UAM·우주항공·국방 분야 적용 위한 기술 고도화 추진

(주)넥스트배터리 박민준 대표

이차전지 기술 전문기업 넥스트배터리가 두께 20~40㎛ 수준의 초박막 리튬메탈 음극 제조 기술을 기반으로 차세대 배터리 소재 사업 확대에 나서고 있다.

넥스트배터리는 부산대학교 미래에너지전공 박민준 교수가 설립한 기업으로, 기존 흑연 음극을 대체할 수 있는 리튬메탈 음극 제조 원천기술을 개발하고 있다.

회사가 개발한 기술은 구리 집전체 표면에 질화규소 박막을 형성한 뒤 약 300℃의 용융 리튬에 담그는 딥코팅(Deep Coating) 공정을 적용한 것이 특징이다.

이 과정에서 리튬-실리콘과 리튬-질소 합금층이 형성돼 전극의 안정성과 전도성, 효율성을 높이도록 설계했다는 게 회사 측 설명이다. 공정 단계를 단순화해 기존 제조 방식보다 생산비를 20~30% 줄일 수 있을 것으로 회사는 보고 있다.

넥스트배터리의 리튬메탈 음극 두께는 20~40㎛ 수준이다. 일반 종이보다 얇고 머리카락 굵기의 절반 정도에 해당하는 두께로, 기존 압연 방식으로 제조하기 어려웠던 대면적 초박막 전극 생산을 목표로 하고 있다.

리튬메탈은 흑연보다 높은 이론용량을 갖춰 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있는 차세대 음극 소재로 꼽힌다. 다만 충·방전 과정에서 발생할 수 있는 덴드라이트와 부피 변화, 계면 불안정성 등을 해결하는 것이 상용화를 위한 주요 과제다.

회사는 질화규소 박막과 합금층을 활용해 이 같은 문제를 보완하고 전극의 수명과 안전성을 높이는 데 연구의 초점을 맞추고 있다.

넥스트배터리는 자사 기술을 적용할 경우 기존 흑연 음극 대비 에너지 밀도를 40~60% 높이고 전극 수명을 10배 이상 향상할 가능성이 있다고 설명했다. 다만 실제 성능과 수명은 셀 설계와 소재 조합, 충·방전 조건, 양산 공정 등에 따라 달라질 수 있다.

제조공정 간소화를 통해 에너지 사용과 탄소 배출을 줄이는 방안도 연구하고 있다. 생산 효율성과 환경성을 함께 고려한 공정을 구축해 차세대 배터리 소재의 양산 경쟁력을 확보한다는 구상이다.

회사는 국내에서 초박막 용융 리튬메탈 음극 공급 기술을 개발하는 기업으로서 관련 연구기관과 산업체의 협력을 확대하고 있다고 밝혔다. 대면적 제조공정 검증과 생산 안정성 확보, 배터리 셀 적용 평가 등을 거쳐 사업화를 추진할 계획이다.

적용 분야로는 전기차와 에너지저장장치(ESS), 드론, 도심항공교통(UAM), 우주항공, 국방, 휴머노이드 로봇 등 고에너지 밀도 배터리가 필요한 산업을 제시했다.

박민준 넥스트배터리 대표는 “리튬메탈 음극 소재뿐 아니라 배터리 연구와 교육, 신공정 개발을 아우르는 기술 역량을 구축하고 있다”며 “초박막 리튬메탈 음극 기술을 고도화해 차세대 배터리 소재와 셀 분야로 사업을 확대하겠다”고 말했다.

넥스트배터리는 ‘2026 상반기 일간스포츠 선정 혁신한국인 파워코리아 대상’을 수상했다.