LG엔솔·카이스트 연구팀, 리튬메탈전지 원천기술 확보

LG에너지솔루션과 카이스트 공동 연구팀이 차세대 배터리로 주목받고 있는 리튬메탈전지의 성능을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술 개발에 성공했다.

7일 LG에너지솔루션에 따르면 공동 연구팀은 리튬이온전지 대비 주행거리를 약 50% 늘리고, 충·방전 효율 및 수명 또한 대폭 개선할 수 있는 리튬메탈전지 관련 원천기술 개발에 성공했다. 특히 이번 연구 논문은 세계적인 과학 학술지 네이처 에너지에 게재되며 그 성과를 인정받았다.

리튬메탈전지는 기존 흑연계 음극재를 리튬메탈로 대체하면서 기존 리튬이온전지보다 음극재의 무게와 부피를 크게 줄일 수 있는 것이 특징이다. 하지만 기존 리튬메탈전지의 경우 음극 표면에 발생하는 덴드라이트와 액체 전해액에 의한 지속적인 부식이 배터리의 수명과 안전성을 위협하는 한계로 지적되어 왔다. 덴드라이트는 전지 내 리튬의 전착 과정에서 리튬 이온의 적체 현상에 의해 형성되는 수지상의 리튬 전착 현상을 말한다.

이를 해결하기 위해 이들은 붕산염-피란 기반 액체 전해액을 세계 최초로 적용했다. 이 전해액은 충·방전 시 리튬메탈 음극 표면에 형성되는 수 나노미터 두께의 고체 전해질 층(SEI)을 치밀한 구조로 재구성함으로써 전해액과 리튬메탈 음극 간의 부식 반응을 차단하는 역할을 한다.
이는 LG에너지솔루션과 카이스트가 차세대 리튬메탈전지 관련 원천기술 개발을 위해 2021년 설립한 공동연구센터 FRL이 2년여 동안의 연구를 이어온 것이 주효했다. FRL은 LG에너지솔루션이 국내외 유수 대학 및 기관들과 함께 차세대 배터리 관련 연구개발(R&D) 과제를 수행하는 공동 연구센터다.

정근창 LG에너지솔루션 미래기술센터장 부사장은 "카이스트와 함께 액체 전해액을 사용하는 리튬메탈전지의 대표적인 난제를 해결해 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있게 되었다는 데 의의가 있다"며 "앞으로도 FRL과의 적극적인 협력을 통해 차별화된 기술력을 바탕으로 차세대 배터리의 상용화에 앞장서 나가겠다"고 말했다.

김희탁 카이스트 생명공학과 교수는 "이번 연구는 지금까지 실현 불가능하다고 여겨진 액체 전해액을 기반으로 하는 리튬메탈전지의 구현 가능성을 가시화한 연구"라고 했다.


김정희 글로벌이코노믹 기자 jh1320@g-enews.com