[더퍼블릭 = 임준 기자] 상온에서 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리가 국내 기술로 개발되어 발표됐다.
LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고 대학교(이하 UCSD)와 공동 연구로 기존 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 상온에서도 빠른 속도로 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
LG엔솔 측은 이번에 개발한 전고체 배터리는 실리콘을 적용해서 처음으로 상온에서 500회 아상의 충·방전이 가능하다고 전했다.
이번 연구 논문은 이날 세계 과학계 연구성과 지표의 기준이 되는 최고 권위의 과학 저널 ‘사이언스(Science)’지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다고 전했다.
전고체 배터리는 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬-이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리로 알려져 있다.
하지만 에너지 밀도 향상을 위해 리튬 금속을 음극으로 적용한 기존 전고체 배터리의 경우 온도에 민감해 60도 혹은 그 이상의 고온 환경에서만 충전할 수 있는데다 느린 충전 속도가 한계로 지적돼 왔었는데, 이번에 LG엔솔 팀이 그 한계를 해결해 냈다고 소개했다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전고체 배터리의 음극에서 도전(導電)재와 바인더를 제거하고 5um(마이크로미터) 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용했다고 설명했다.
실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 꼽히지만, 충·방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려졌다.
또한, 기존 연구에서 실리콘 음극재의 부피 변화를 억제하기 위해 100nm(나노미터, 0.1마이크로미터) 이하의 입자 크기를 가진 나노 실리콘을 적용한 데 반해, 본 연구에 적용된 마이크로 실리콘은 나노 실리콘보다 저렴하고 사용이 더 용이하다는 이점이 있다고 설명했다.
특히, 500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80%이상의 잔존 용량을 유지하고, 현재 상용화된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도도 약 40% 높이는 것이 가능해 전고체 배터리의 상용화를 위한 기술적인 진일보를 이뤄냈다는 평가를 받은 것으로 알려졌다.
업계 관계자는 “전고체 배터리 개발로 한국 배터리 기술이 세계 시장을 선도하게 될 것으로 보인다. 빠른 상용화로 차세대 미래 산업이 요구하는 시장으로 진입해 들어 갈 필요가 있다”고 분석했다.
[사진제공=연합뉴스]
더퍼블릭 / 임준 기자 uldaga@thepublic.kr
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