▲ 금속공기전지 연도별 특허출원건수

전기자동차, 드론, 스마트폰 등에 사용되고 있는 리튬이온전지를 대체할 차세대 전지로 주목받고 있는 금속공기전지에 대한 특허출원이 활발하다.

금속공기전지는 리튬, 아연, 알루미늄 등의 금속을 공기 중 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 전지이며, 금속공기전지 중 리튬공기전지의 용량은 리튬이온전지의 5~10배에 달하는 것으로 알려져 있다.

특허청에 따르면, 금속공기전지에 관한 특허출원은 최근 10년(2006~2015년)간 모두 370건으로, 2006년 4건에서 2015년 86건으로 21.5배 증가하였고, 연도별로도 꾸준히 증가하는 것으로 나타났다.

출원인별로는 삼성전자가 64건(17.3%)으로 가장 많고, 다음으로 현대자동차 26건(7.0%), LG화학 22건(6.0%), ㈜레오모터스 19건(5.1%), ㈜EMW에너지 16건(4.3%) 순이다.

외국인 출원은 61건으로 전체 출원의 16.5%를 차지했다. 외국인 출원은 도요타자동차 8건(2.2%), 엘렉트리시테 드 프랑스 7건(1.9%), 스미토모 전기공업 4건(1.1%) 순이다.

금속공기전지의 음극 소재를 기준으로 총 278건의 특허 출원을 분석한 결과, 대용량에 장점이 있는 리튬공기전지가 167건(60.0%), 안전성과 경제성에 장점이 있는 아연공기전지가 93건(33.5%), 알루미늄공기전지가 10건(3.6%), 마그네슘공기전지가 8건(2.9%)으로 나타났다.

출원된 기술 내용은 대부분 에너지 효율을 높여 금속공기전지를 상용화하기 위한 것으로, 전지 시스템에 관한 기술이 119건(32.1%), 양극의 구조를 개선하여 산소가 연속적으로 공급되도록 하는 기술이 108건(29.1%), 전지 내부의 반응을 촉진시키는 촉매에 관한 기술이 56건(15.1%)이고, 이어 전해질, 음극 및 분리막에 관한 기술이 뒤를 이었다.

특허청 유준 자동차융합심사과장은 “현재로서 리튬이온전지를 대체하여 리튬공기전지를 상용화하는 데에는 기술적 난제가 많은 것이 사실이다. 그러나 전기자동차, 드론 등에 사용할 수 있는 대용량 이차전지의 필요성으로 인해 리튬공기전지에 대한 관심과 기술개발은 계속될 것이다”라고 말했다.