LG에너지솔루션과 카이스트(KAIST) 공동 연구팀이 기존 리튬이온전지와 리튬메탈전지 대비 성능을 대폭 향상시킨 차세대 리튬메탈전지 개발에 성공했다. 자료제공=LG에너지솔루션LG에너지솔루션(373220)이 한번 충전에 900km 주행이 가능한 차세대 배터리 기술개발에 성공했다.
LG에너지솔루션과 카이스트(KAIST) 공동 연구팀은 리튬이온전지 대비 주행거리를 약 50% 늘리고 충·방전 효율과 수명을 대폭 개선한 리튬메탈전지의 원천기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구 결과를 담은 논문은 과학 학술지 ‘네이처 에너지’에 실렸다.
리튬메탈전지는 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체해 기존 리튬이온전지보다 음극재 무게와 부피를 크게 줄인 제품이다. 에너지 밀도와 주행거리를 대폭 향상 시켜 차세대 배터리로 주목 받고 있다. 다만 기존 리튬메탈전지는 음극 표면에 쌓이는 덴드라이트와 액체 전해액에 의한 지속적인 부식이 배터리 수명과 안전성을 위협하는 요인으로 지적돼 왔다. 덴드라이트는 배터리 사용 과정에서 리튬이 음극 표면에 나뭇가지 형태를 띠며 쌓이는 현상을 뜻한다. 리튬이온 이동을 방해해 전지 효율을 떨어뜨리고 화재 위험을 높일 수 있다.
공동연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘붕산염-피란 기반 액체 전해액’을 세계 최초로 적용했다. 이 전해액은 충방전 때 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 고체 전해질층(SEI)을 재구성해 전해액과 리튬메탈 음극 간의 부식 반응을 차단하는 역할을 한다. 이를 통해 리튬메탈전지의 충방전 효율을 높이고 1회 충전시 900km에 달하는 주행거리를 확보할 만큼 에너지 밀도를 높였다. 기존 고성능 전기차에 적용되는 리튬이온전지의 주행거리의 주행가능 거리는 600km다. 400회 이상 재충전이 가능할 만큼 수명 안정성도 확보했다.
정근창 LG엔솔 미래기술센터장 부사장은 “액체 전해액을 사용하는 리튬메탈전지의 대표적 난제를 해결해 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있게 됐다는 데 의의가 있다"고 말했다.
