과학 저널 ‘사이언스’가 인정한 ‘상온 구동’ 전고체 배터리는?
과학 저널 ‘사이언스’가 인정한 ‘상온 구동’ 전고체 배터리는?
  • 송협 선임기자
  • 승인 2021.09.26 09:15
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LG에너지솔루션, 상온서 충·방전 500회 이상 배터리 개발
ⓒ데일리포스트=이미지 제공 / DB 편집
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[데일리포스트=송협 선임기자] “이번 미국 UCDS(샌디에이고 대학)과 함께 전고체 배터리 기술 개발로 사이언스 저널에 게재돼 의미가 깊습니다. 무엇보다 이번 견구 결과를 통해 차세대 배터리로 각광받고 있는 전고체 배터리 상용화에 한 발 더 다가서게 됐으며 이를 바탕으로 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도하겠습니다.” (LG에너지솔루션 CPO 김명환 사장)

온도에 민감해 60도 또는 그 이상 고온환경에서 충전 시 느린 충전 속도로 한계점을 보여왔던 전고체 배터리가 혁신 기술을 통해 더 오랜 충·방전이 가능하게 됐다.

LG에너지솔루션과 미국 샌디에이고 대학교가 공동 연구로 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적인 한계를 극복하고 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술 개발에 성공했다.

개발이 완료된 장수명 전고체 배터리는 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온(25도)에서 충전과 방전 수명이 500회 이상이며 이 같은 결과는 최초로 기록될 전망이다.

전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 존재한 전해질을 액체에서 고체로 대체해 현재 사용 중인 리튬-이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리로 꼽히고 있다.

LG에너지와 UCSD 연구팀은 이 같은 문제점을 해결하기 위해 전고체 배터리 음극에서 도전재와 바인더를 제거하고 5um(마이크로미터) 내외 입자 크기의 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다.

여기서 실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재 대비 10배 높은 용량을 보유해 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 꼽히지만 충전과 방전 과정에서 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재다.

이번 연구에 적용된 마이크로 실리콘은 나노 실리콘 보다 저렴하고 사용이 더 용이하며 무엇보다 500번 이상 충전과 방전 이후에도 약 80% 이상 잔존 용량을 유지, 현재 사용화된 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도를 40% 높여 전고체 배터리 상용화를 위한 기술력을 향상시켰다.

LG에너지솔루션 관계자는 “이번 결과는 LG에너지 오픈 이노베이션 차원에서 매년 개최하는 배터리 이노베이션 콘테스트의 지원 과제가 실제 성과로 이어져 더욱 의미가 높다.”고 평가했다.

한편 이번 논문은 지난 24일 세계적인 과학 저널 ‘사이언스’에 실려 성과를 인정받았다.


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