LG엔솔-KAIST, ‘리튬메탈전지’ 12분 급속충전 기술 개발

1회 충전에 800㎞ 이상 주행 가능
누적 주행거리 30만 ㎞ 이상 수명
연구 결과 ‘네이처 에너지’에 게재

LG에너지솔루션과 KAIST 공동연구팀은 ‘리튬메탈전지’의 충전 속도를 혁신적으로 단축할 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

리튬메탈전지는 리튬이온 배터리의 4대 소재 중 하나인 흑연 음극재를 리튬메탈로 대체하는 차세대 배터리다. 음극재의 무게와 부피를 크게 줄이고 에너지 밀도와 주행 거리를 대폭 향상시킨 게 특징이다. 배터리 업계에 따르면 실제 리튬메탈전지를 쓰면 고성능 전기차 기준 평균 주행 거리를 600km에서 800km 이상으로 늘릴 수 있다고 한다.

하지만 리튬메탈전지는 급속 충전 과정에서 ‘덴드라이트’라는 배터리 수명 및 안정성에 치명적인 현상이 발생해 이를 해결하는 것이 기술적인 과제였다. 덴드라이트는 배터리 충전 시 리튬 결정체가 쌓이는 현상이다. 이 결정체가 쌓일수록 배터리 성능은 떨어지고 화재나 폭발의 위험이 커진다.

연구팀은 덴드라이트 현상을 효과적으로 억제하는 새로운 전해액을 세계 최초로 개발해 문제를 해결했다. ‘응집억제형 신규 액체 전해액’이다. 이 기술을 이용하면 리튬메탈전지가 급속 충전을 해도 안정적으로 구동된다.

연구팀이 개발한 리튬메탈전지는 충전 시간을 12분까지 단축할 수 있고 1회 충전에 800km 이상 주행이 가능하다. 누적 주행 거리 30만 km 이상의 수명도 확보했다. 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘네이처 에너지’에 게재됐다.

LG에너지솔루션은 “이번 연구 결과는 리튬메탈전지의 난제로 꼽히던 충전 속도에서 진일보한 연구 결과를 제시했다는 점에서 의미가 크다”고 했다.

박현익 기자 beepark@donga.com