LG에너지솔루션, 美 대학과 '장수명 전고체 배터리 기술' 공동 개발

입력 2021-09-24 08:28

상온에서도 빠른 속도로 충전 가능

▲LG에너지솔루션과 UCSD가 공동 개발한 상온 구동 장수명 전고체 전지 개념도 (사진제공=LG에너지솔루션)
▲LG에너지솔루션과 UCSD가 공동 개발한 상온 구동 장수명 전고체 전지 개념도 (사진제공=LG에너지솔루션)

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 대학교(UCSD)와 함께 상온(25도)에서도 빠른 속도로 충전할 수 있는 '장수명 전고체 배터리 기술'을 개발했다고 24일 밝혔다.

기존에는 60도 이상에서만 충전할 수 있었다.

실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충ㆍ방전 수명이 500회 이상인 건 이번이 처음이라고 회사 측은 강조했다.

연구팀이 작성한 연구 논문은 이날 과학 저널 ‘사이언스(Science)'(373권 6562호)에 실렸다.

전고체 배터리란 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 제품이다. 현재 널리 쓰이는 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높고 안전성도 개선해 차세대 배터리로 꼽힌다.

다만 전고체 배터리는 온도에 민감해 60도나 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는다는 한계가 있었다. 느린 충전 속도도 상용화에 걸림돌로 작용해왔다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5㎛(마이크로미터) 안팎 크기의 입자를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

특히, 이번 연구에 적용한 마이크로 실리콘은 나노 실리콘보다 저렴하고 사용하기 편리하다는 장점이 있다.

500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지하고, 현재 상용화한 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도도 약 40% 높다.

이번 연구결과는 LG에너지솔루션이 오픈 이노베이션 차원에서 매년 개최하는 배터리 이노베이션 콘테스트(Battery Innovation Contest)의 지원 과제가 실제 성과로 이어진 것이기도 하다.

김명환 LG에너지솔루션 CPO 사장은 "UCSD와 함께 전고체 배터리에서의 의미 있는 기술 개발로 사이언스 저널에 실리게 돼 굉장히 기쁘고 이번 연구 결과를 통해 차세대 배터리로 주목받고 있는 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가가게 됐다"며 "앞으로도 적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해나갈 것"이라고 말했다.

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