화학뉴스

LG에너지솔루션(대표 김종현)이 전고체전지 상용화에 다가가게 됐다.
LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대학교(UCSD)와 공동 연구를 통해 기존 섭씨 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체전지 기술을 개발했다.
실리콘(Silicone)을 적용한 전고체전지 가운데 상온에서 충전·방전 수명이 500회 이상인 것은 LG에너지솔루션의 공동 개발제품이 처음이며 연구 논문은 사이언스(Science)에 게재됐다.
전고체전지는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 LiB(리튬이온전지)보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리로 주목받고 있다.
하지만, 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체전지는 온도에 민감해 60도 또는 60도 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있고 느린 충전 속도가 한계로 지적됐다.
연구팀은 문제를 해결하기 위해 전고체전지의 음극에서 도전소재와 바인더를 제거하고 5마이크로미터 내외의 입자 크기를 가진 마이크로실리콘 음극재를 적용했다.
실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 주목받지만 충방전 과정에서 부피 변화가 커 실제 적용이 까다로운 것으로 평가되고 있다.
또 기존 연구에서 실리콘 음극재의 부피 변화를 억제하기 위해 100나노미터 이하의 입자 크기를 가진 나노실리콘을 적용한 것과 달리 새로운 연구에 적용한 마이크로실리콘은 나노실리콘보다 저렴하고 사용이 용이하다는 이점이 있다.
특히, 500번 이상의 충‧방전 후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지하고 현재 상용화된 LiB에 비해 에너지 밀도도 약 40% 높여 전고체전지 상용화를 위한 기술적인 진일보를 이루어냈다는 평가를 받고 있다.
김명환 LG에너지솔루션 CPO(최고제품책임자) 사장은 “적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도할 것”이라고 강조했다. (강윤화 선임기자)