LG엔솔, 전고체전지 충전속도 10배 높이는 기술 개발

셜리 멍 시카고대 교수 합동 연구 성과 학술지 게재

리튬이온 배터리 대비 폭발 위험을 크게 줄이면서도 에너지 밀도를 크게 늘릴 수 있는 전고체 배터리 관련 충전 속도와 안전성을 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

LG에너지솔루션은 회사와 전고체 배터리 연구 분야의 세계적 석학인 시카고대학교 셜리 멍 교수의 '금속의 결정 성장 방향(texture)이 배터리 충전 속도 및 안전성에 미치는 영향'에 대한 논문이 에너지 분야 학술지 '줄(Joule)'에 지난 11일 게재됐다고 밝혔다.

LG에너지솔루션은 그 동안 셜리 멍 교수가 이끄는 시카고대학교와 UC 샌디에고(UCSD)의 FRL 연구팀과 함께 전고체 배터리 기술 연구를 추진해 왔다.

셜리 멍 교수는 전고체 배터리에 얇은 실리콘 층을 도입해 리튬 금속의 결정 성장 방향을 제어, 균일한 전착(전기장에 의해 전해질 내 이온이 전극의 표면에 들어붙는 일)을 유도하는 기술을 개발했다. 

셜리 멍 교수가 배터리에 사용되는 금속의 질감을 개선하면 성능이 크게 향상된다는 것을 설명하고 있다

이를 통해 전고체 배터리 충전 속도를 약 10배 이상 향상시키고, 배터리의 안전성을 높였다. 논문 제목은 ‘Grain Selection Growth of Soft Metal in Electrochemical Processes (전기화학 공정에서 연성 금속의 결정 선택 성장)’이다.

LG에너지솔루션은 이번 연구 성과를 통해 무음극 전고체 배터리 개발에 속도를 올릴 수 있을 것으로 기대했다. 무음극 전고체 배터리는 기존 음극에서 음극재를 제거하고, 충전 시 양극에서 이동한 리튬 이온을 음극에서 리튬 금속으로 환원해 활용하는 전고체 배터리다. 

이는 배터리의 무게를 줄이고 부피를 축소하면서도 에너지 밀도를 극대화할 수 있는 혁신적인 기술로 평가된다. 다만 리튬 금속이 균일하게 전착되지 않으면 수명과 성능 저하를 초래할 수 있어 이를 해결하기 위한 기술적 돌파구가 필수적이었다. 이번 연구성과를 통해 실마리를 찾은 것이다. 

LG에너지솔루션 관계자는 "전기차와 에너지저장장치(ESS)에 대한 배터리 수요가 증가함에 따라 차세대 배터리 기술 개발을 위한 제조 전문성과 대학의 혁신적인 연구 협력이 중요하다”며 "지속적인 기술 개발과 협력을 통해 고객가치를 높이고 배터리 시장의 선두주자로 자리매김하겠다"고 말했다.