LG에너지솔루션뿐 아니라 국내 배터리 제조사인 삼성SDI와 SK이노베이션, 일본 토요타 등도 전고체 배터리 시장을 선점하겠다는 목표로 기술 개발에 속도를 내고 있다.
상온 충전·수명 500회 이상…LG엔솔 한계 넘었다
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 40% 이상 높이고 안전성을 강화해 차세대 배터리로 각광 받는다.
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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.
업계에선 LG에너지솔루션이 이번 연구 결과 등을 토대로 2030년 전후로 전고체 배터리를 양산할 것이라고 보고 있다.
토요타, 전기차 시험 단계…덴드라이트 해결한 삼성
전고체 배터리 개발에 뛰어든 것은 LG에너지솔루션만이 아니다. 전고체 배터리 분야에선 토요타가 앞서고 있다. 토요타는 지난 7일 전고체 배터리를 탑재한 콘셉트 전기차를 공개하며 전고체 배터리를 적용한 전기차로 세계 첫 정식 번호판도 받았다고 공개했다.
SK이노베이션(096770)은 최근 전고체 배터리를 개발할 인재 채용에 나서는 등 차세대 배터리 개발에 착수했다. 2019년 노벨 화학상 수상자인 존 굿이너프 미국 텍사스대 교수와 협업해 리튬금속 기반 전고체 배터리를 내놓겠다는 목표다.