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LG에너지솔루션, '충방전 수명 500회 이상' 전고체 배터리 상용화 성큼
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LG에너지솔루션, '충방전 수명 500회 이상' 전고체 배터리 상용화 성큼
  • 박인철 기자 club1007@csnews.co.kr
  • 승인 2021.09.24 09:16
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LG에너지솔루션이 꿈의 배터리로 주목받는 전고체(전지) 배터리 분야에서 획기적인 혁신 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있다. 배터리가 손상돼도 양극 물질이 만날 가능성이 매우 적어 꿈의 배터리로도 불린다.

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 대학교(UCSD)와 공동으로 진행한 이번 연구에서 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다. 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충방전 수명이 500회 이상인 건 이번이 처음이라는 게 회사 측의 설명이다.

논문은 이날 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 과학저널 '사이언스'지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다.

전고체배터리는 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60도 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적돼 왔다.

LG에너지솔루션과 UCSD가 공동 개발한 상온 구동 장수명 전고체 전지의 충전 진행 과정을 설명하고 있다
이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전재와 바인더를 제거하고 5um(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 손꼽히지만, 충방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려졌다.

또 기존 연구에서 실리콘 음극재의 부피 변화를 억제하기 위해 100㎚(나노미터, 0.1마이크로미터) 이하의 입자 크기를 가진 나노 실리콘을 적용한 데 반해, 본 연구에 적용된 마이크로 실리콘은 나노 실리콘보다 저렴하고 사용이 더 용이하다는 이점이 있다.

특히 500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80%이상의 잔존 용량을 유지하고, 현재 상용화된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도도 40% 높이는 것이 가능해 전고체 배터리 상용화를 위한 기술적 진일보를 이뤄냈다는 평가다.

한편 LG에너지솔루션은 전고체배터리 시장에 2025년까지 총 6조 원의 투자를 예고했다. 최근에는 전고체배터리용 고체전해질을 개발 중인 기업 씨아이에스에 대한 지분투자를 검토하고 있는 것으로 알려졌다.

[소비자가만드는신문=박인철 기자]


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