[기술력] 리튬보다 밀도 40% 높은 전고체 배터리, LG 에너지 솔루션 "난제 풀었다"

LG 에너지 솔루션은 24일 "미국 샌디에이고 대학(UCSD)과 공동으로 기존 60도 이상에서만 충전할 수 있었던 전고체 배터리의 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 속도로 충전할 수 있는 장수명 배터리 기술을 개발했다"고 밝혔다.

전고체 리튬 이온 배터리는 1회 충전으로 최대 800km까지 주행할 수 있어 꿈의 배터리로 불리지만 에너지 밀도가 높아 상온에서 빠른 속도로 충전할 수 없다는 점이 난제로 꼽혀왔다.

LG에너지솔루션은 "실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충·방전 수명이 500회 이상인 건 이번이 처음"이라고 밝혔다. 공동 연구 결과는 이날 저명한 과학저널인 '사이언스(Science)'지에 실렸다.

에너지 밀도를 높이기 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60도 이상에서만 충전이 가능하고 속도가 느리다는 점이 한계로 지적돼 왔다.

LG에너지솔루션과 UCSD 공동 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전재(전도성을 높이는 물질)와 '바인더(도전재를 잘 붙게 하는 물질)'를 제거하고, 5㎛(마이크로미터, 1㎛는 100만분의 1m) 내외의 입자 크기를 가진 '마이크로실리콘 음극재'를 적용했다. 실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재보다 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도를 높일 수 있는 필수 소재로 손꼽히지만, 충·방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재이다.

LG에너지솔루션 관계자는 "500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지할 수 있고 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도를 약 40% 높일 수 있다"며 "LG에너지솔루션이 전고체 배터리 난제 중 하나를 해결해 상용화를 위한 기술적 진일보를 이뤄냈다"고 말했다.

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