LG엔솔, 상온 충전 전고체 배터리 개발..500회 이상 충방전 가능

LG에너지솔루션이 전고체 배터리의 충방전 성능을 높이는 기술의 난제를 해결하며 상용화에 한발 다가섰다.

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대학교와 기존 60도 이상에서 충전이 가능한 전고체 배터리 기술 한계를 넘어 25도 상온에서 급속 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

실리콘 음극재를 적용한 전고체 배터리 가운데 충방전 사이클이 500회 이상은 처음이다. 이번 연구는 과학저널 '사이언스'에 실려 그 성과를 인정받았다.

전고체는 배터리 내 양극과 음극 간 이동을 돕는 전해질을 액체에서 고체로 대체, 기존 리튬 배터리보다 에너지 밀도를 높이고, 안전성을 강화한 차세대 배터리다.

그러나 전고체 배터리는 밀도 향상을 위해 음극에 금속 적용 시 온도에 민감해 60도 이상 고온 환경에서만 충전할 수 있다. 또 느린 충전 속도가 한계로 지적됐다고 LG에너지솔루션은 설명했다.

전고체 배터리 충전 진행 과정<사진=LG에너지솔루션>

LG에너지솔루션은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리 음극에서 도전재와 바인더를 제거하고 5㎛(마이크로미터) 입자 크기를 가진 '마이크로 실리콘 음극재'를 적용했다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재 대비 10배 높은 용량을 가져 배터리 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 꼽힌다. 충방전 과정에서 부피 팽창 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려졌다.

전고체 배터리에 적용된 마이크로 실리콘은 기존 실리콘보다 저렴하고 사용이 용이하다는 이점이 있다. 특히 500회 이상 충전과 방전 이후에 80% 이상 잔존 용량을 유지한다. 현재 상용한 리튬 배터리보다 에너지 밀도를 40% 높이는 게 가능해 전고체 상용화를 위한 기술적 진일보를 이뤘다는 평가다.

김명환 LG에너지솔루션 생산·구매 최고책임자(CPO)는 “앞으로도 적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해나갈 것”이라고 밝혔다.

LG에너지솔루션 배터리

김지웅기자 jw0316@etnews.com