LG엔솔, 차세대 전고체 배터리 기술 한계 깼다

[이데일리 경계영 기자] LG에너지솔루션이 차세대 배터리(이차전지)로 주목 받는 전고체 배터리의 기술 난제를 해결하며 상용화에 한 발 다가섰다.

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대(UCSD)와의 공동 연구로 상온인 25℃에서도 빠른 속도로 충전 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

이번 연구 논문은 이날 세계 최고 권위의 과학저널 ‘사이언스’(Science)에 실리며 그 성과를 인정 받았다.

전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 간 리튬이온 통로 역할을 하는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도를 높이고 안전성을 강화해 차세대 배터리로 각광 받는다.

다만 음극을 리튬금속을 적용한 전고체 배터리는 온도에 민감해 60℃ 이상의 고온에서만 충전할 수 있다보니 충전 속도가 더디다는 단점이 있었다.

LG에너지솔루션과 미국 샌디에이고대 연구팀이 개발한 ‘마이크로 실리콘 음극재’. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’(Science)에 게재됐다. (자료=LG에너지솔루션)

LG에너지솔루션을 비롯한 연구팀은 전고체 배터리의 리튬금속 음극에서 전기가 흐르도록 돕는 첨가제인 도전재와 전극을 안정화하는 바인더를 제거하고 입자 크기가 5㎛ 안팎인 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

마이크로 실리콘 음극재는 기존 연구에서 쓰이던 100㎚(0.1㎛) 이하의 입자 크기를 가진 나노 실리콘보다도 더 커 저렴하면서도 사용이 용이하다. 실리콘 음극소재는 흑연 음극소재보다 용량이 10배 높아 배터리의 에너지 밀도를 높이지만 충방전 과정에서 부피 변화가 커 적용하기 까다로운 소재로 꼽힌다.

특히 마이크로 실리콘 음극재를 적용한 전고체 배터리는 500번 이상 충전과 방전을 거쳐도 잔존용량이 80% 이상으로 유지됐다. 실리콘 음극소재를 적용한 전고체 배터리 가운데 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 것은 처음이다.

그러면서도 에너지 밀도가 리튬이온 배터리에 비해 40% 향상돼 전고체 배터리 상용화를 위한 기술 진일보를 이뤄냈다고 LG에너지솔루션은 설명했다.

LG에너지솔루션은 이번 연구 결과가 오픈 이노베이션(개방형 혁신) 차원에서 매년 열리는 배터리 이노베이션 콘테스트 지원 과제가 실제 성과로 이어져 더 의미가 크다고 강조했다.

김명환 LG에너지솔루션 최고생산·구매책임자(CPO·사장)는 “이번 연구 결과로 차세대 배터리로 각광 받는 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가갔다”며 “앞으로도 적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화한 기술력으로 세계 시장을 선도해나갈 것”이라고 말했다.