LG엔솔, 전고체 배터리 난제 풀었다..상온서도 고속충전 가능 기술 개발

[경향신문]

LG에너지솔루션은 24일 상온에서 충전 가능한 전고체 배터리 기술을 개발했다고 밝혔다. 사진은 LG에너지솔루션 오창공장. LG에너지솔루션 제공

LG에너지솔루션이 상온에서도 고속 충전이 가능한 전고체 배터리 기술을 개발했다. 섭씨 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기존 배터리의 기술적 한계를 넘어섰다.

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 대학교와 공동 연구를 통해 상온에서도 빠른 속도로 500회 이상 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

LG에너지솔루션은 “실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충·방전 수명이 500회 이상인 건 이번이 처음”이라며 “차세대 배터리로 각광받는 전고체 배터리 분야에서 획기적인 혁신 기술이 개발되며 상용화에 한걸음 더 다가가게 됐다”고 말했다.

LG에너지솔루션과 미국 센디에이고대(UCSD)가 공동 개발한 상온에서 구동 가능한 장수명 전고체 전지의 충전 진행 과정. LG에너지솔루션 제공

전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 차세대 배터리다. 현재 사용 중인 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고 더 안전하다. 그러나 섭씨 60도 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있고 충전 속도도 느리다는 단점이 있다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전재(전도성을 높이는 물질)와 바인더(도전재를 잘 붙게 하는 물질)를 제거하고 5㎛(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재보다 용량이 10배 높아 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있는 필수 소재로 꼽히지만, 충·방전 중 부피 변화가 커 실제 적용이 까다롭다.

LG에너지솔루션은 “이번 연구에 적용된 마이크로 실리콘은 기존 연구에 적용하던 나노 실리콘(입자크기 100㎚ 이하, 1㎚는 0.1㎛)보다 저렴하고 사용이 더 용이하다는 이점이 있다”며 “특히 500번 이상의 충전과 방전 이후에도 잔존용량 80%이상을 유지하고, 현재 상용화된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도를 약 40% 높일 수 있어 전고체 배터리의 상용화를 위한 기술적인 진일보를 이뤄냈다”고 설명했다.

연구 결과는 이날 세계적 권위의 과학 저널 ‘사이언스’지(373권 6562호)에 실렸다. LG에너지솔루션 CPO(구매최고책임자) 김명환 사장은 “이번 연구 결과를 통해 차세대 배터리로 각광받고 있는 전고체 배터리 상용화에 한걸음 더 다가가게 됐다”며 “앞으로도 적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해나갈 것”이라고 말했다.

노정연 기자 dana_fm@kyunghyang.com