LG엔솔 CTO, 美 스탠퍼드 석학들 만나 '전고체 상용화' 치트키 찾는다

이용건 연구위원·이정범 책임 동석…고체전해질-Li메탈 계면·역학 논의
구 교수팀 '네이처' 연구 공유…스탠퍼드와 차세대 배터리 연구 접점 확대

LG에너지솔루션의 전고체 배터리셀. (사진=LG에너지솔루션)

[더구루=정예린 기자] LG에너지솔루션 배터리 연구개발(R&D) 핵심 리더들이 차세대 전고체 배터리 핵심 기술 선점을 위해 미국 스탠퍼드대학교 석학과 기술 교류에 나섰다. 세계 최고 수준의 기초 연구 성과를 자사 전고체전지 설계에 접목할 가능성을 모색하며 상용화의 최대 난제로 꼽히는 기술적 한계를 돌파하는 데 속도를 낼지 주목된다.

9일 업계에 따르면 김제영 LG에너지솔루션 최고기술책임자(CTO)는 최근 이용건 연구위원, 이정범 책임(차세대 셀 황화물전고체전지 프로젝트 리더)과 함께 쉰 웬디 구(Xun Wendy Gu) 스탠퍼드대 기계공학과 부교수를 만났다. 구 교수는 LG에너지솔루션을 방문해 연구진과 차세대 배터리 기술 개발 현황과 전고체전지의 주요 기술 과제를 논의했다. 

양측은 고체전해질과 리튬금속 사이 계면을 비롯해 전고체전지에서 역학이 미치는 영향을 집중적으로 다뤘다. 계면 엔지니어링과 전기화학·기계적 상호작용(electro-chemo-mechanics), 첨단 분석 기술을 활용해 전고체전지의 성능 저하와 수명 문제를 해결하는 방안도 의견을 교환했다.

구 교수 연구팀이 지난 7월 국제학술지 '네이처(Nature)'에 발표한 고체 전해질 연구도 주요 화두에 올랐다. 구 교수 연구진은 고체 전해질에 압축 응력을 가하면 리튬 덴드라이트(나뭇가지 모양 결정)의 성장 방향을 바꿔 전극까지 침투하는 현상을 억제할 수 있다는 사실을 확인했다. 배터리 수명을 갉아먹는 덴드라이트가 고체 전해질 표면뿐만 아니라 내부 결함에서도 발생한다는 점도 새롭게 규명해 학계의 주목을 받았다.

LG에너지솔루션과 스탠퍼드대는 배터리 분야에서 꾸준히 연구 접점을 넓혀오고 있다. 지난 2022년 시모나 오노리 교수 연구팀은 LG에너지솔루션의 지원을 받아 배터리 팩 수명 향상과 리튬인산철(LFP) 배터리 모델링 기술을 연구했으며, 관련 논문에는 양측 연구진이 공동 저자로 이름을 올렸다.

LG에너지솔루션은 황화물계 전고체전지를 차세대 배터리 핵심 제품으로 개발하고 있다. 액체 전해질 대신 고체전해질을 적용해 안전성을 높이고 무음극 구조를 통해 에너지밀도를 끌어올려 오는 2029년 상용화한다는 목표다. 고온 내구성을 바탕으로 20분 미만 급속충전을 구현하고 고성능 프리미엄 전기차를 시작으로 전기선박과 에너지저장장치(ESS)까지 적용처를 확대할 계획이다.

양산 경쟁력을 좌우할 공정 기술 확보에도 공을 들이고 있다. 황화물계 고체전해질이 수분과 용매에 민감한 특성을 고려해 양극과 음극뿐 아니라 고체전해질까지 용매 없이 제조하는 '올 드라이(All-Dry)' 공정을 개발하고 있으며, 파일럿 라인에서 전극 균일성과 생산성을 높이기 위한 기술 검증을 진행하고 있다.