LG에너지솔루션, 상온서 충전 가능한 전고체배터리 개발

[서울와이어 김익태 기자] LG에너지솔루션이 상온(통상 24도)에서 고속 충전이 가능한 장수명 전고체배터리기술을 개발했다.

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대학교(UCSD)와 공동연구로 이 같은 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 실리콘을 적용한 전고체배터리 중 상온에서 충·방전 수명이 500회 이상인 건 처음이다.

전고체배터리는 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬이온배터리보다 에너지 밀도를 향상시킨 차세대 배터리다.

리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체배터리는 60도 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적돼 왔다.

이런 문제를 해결하기 위해 LG에너지솔루션과 UCSD 공동 연구팀은 전고체 배터리의 음극에서 도전재와 바인더를 제거하고 5마이크로미터(㎛) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

실리콘음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 손꼽힌다. 하지만 충·방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재다.

기존 연구에서 실리콘 음극재의 부피 변화를 억제하기 위해 100나노미터(㎚, 0.1㎛) 이하의 입자 크기를 가진 나노 실리콘을 적용한 데 반해 이번 연구로 적용된 마이크로 실리콘은 보다 저렴하고 사용이 용이하다.

이번 연구결과는 LG에너지솔루션이 오픈 이노베이션 차원에서 매년 개최하는 배터리 이노베이션 콘테스트(Battery Innovation Contest)의 지원 과제가 실제 성과로 이어져 더욱 의미가 있다.

김명환 LG에너지솔루션 최고제품책임자(CPO) 사장은 “UCSD와 함께 개발한 전고체배터리 기술이 사이언스 저널에 실려 굉장히 기쁘고 상용화에 한 걸음 더 다가가게 됐다”며 “앞으로도 차세대 배터리분야에서 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해 나가겠다”고 말했다.