[인더스트리뉴스 서영길 기자] 차세대 배터리로 불리는 ‘전고체 배터리’의 충전 속도 및 안전성을 대폭 향상시킬 수 있는 기술이 개발돼 주목받고 있다.
LG에너지솔루션은 전고체 배터리 연구 분야의 석학 셜리 멍 시카고대학교 교수와 공동 연구한 '금속의 결정 성장 방향이 배터리 충전 속도 및 안전성에 미치는 영향'에 대한 논문이 에너지 분야의 저명한 학술지 줄(Joule)에 게재됐다고 12일 밝혔다.
LG에너지솔루션은 그동안 멍 교수가 이끄는 시카고대 연구팀, UC 샌디에고(UCSD)의 FRL(Frontier Research Lab) 연구팀과 함께 전고체 배터리 기술의 혁신적 연구를 추진해 왔다.
게재된 논문의 제목은 전기화학 공정에서 연성 금속의 결정 선택 성장(Grain Selection Growth of Soft Metal in Electrochemical Processes)이다.
멍 교수는 전고체 배터리에 얇은 실리콘 층을 도입함으로써 리튬 금속의 결정 성장 방향을 제어해 균일한 전착(電着·전기장에 의해 전해질 내 이온이 전극의 표면에 들어붙는 일)을 유도하는 기술을 개발했다.
이를 통해 전고체 배터리의 충전 속도를 약 10배 이상 향상 시킬 수 있고, 배터리의 안전성도 대폭 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.
LG에너지솔루션은 이번 연구 성과를 통해 무음극 전고체 배터리 개발에 속도를 올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.
무음극 전고체 배터리는 기존 음극에서 음극재를 제거하고, 충전시 양극에서 이동한 리튬 이온을 음극에서 리튬 금속으로 환원해 활용하는 전고체 배터리다. 이 방식은 배터리 무게를 줄이고 부피를 축소하면서도 에너지밀도를 높일 수 있다.
다만 리튬 금속이 균일하게 전착되지 않으면 수명과 성능 저하를 초래할 수 있어 이를 해결하기 위한 기술적 돌파구가 필수적이다. LG에너지솔루션은 이번 연구성과를 통해 이같은 문제에 대한 실마리를 찾았다고 설명했다.
멍 교수 연구팀은 "금속의 결정 성장 방향이 리튬 금속 전착에 미치는 영향을 분석하고, 얇은 실리콘 층을 도입해 리튬 금속의 결정 성장을 제어함으로써 전고체 배터리의 충전 속도를 약 10배 정도 향상시키는 결과를 도출했다"고 강조했다.
LG에너지솔루션 관계자는 "전기차와 에너지저장장치(ESS)에 대한 수요가 증가함에 따라 차세대 배터리 기술 개발을 위한 제조 전문성과 대학의 혁신적인 연구 협력이 중요하다"고 말했다.
한편 LG에너지솔루션은 전고체 배터리를 포함한 차세대 배터리 기술 개발을 위한 연구개발에 적극 투자하고 있다.
국내‧외 유수 대학 및 기관들과 함께 공동 연구센터 FRL을 설립해 차세대 배터리 관련 집중 연구개발(R&D) 과제를 연구하고 차세대 배터리 원천 기술을 선제적으로 확보하기 위해 노력하고 있다고 회사측은 설명했다.
