LG에너지솔루션이 전고체 배터리 양산을 위한 난제 해결에 한 발짝 다가섰다. 전고체 배터리는 배터리 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체함으로써 현재 사용 중인 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도를 향상시키고 안전성도 강화할 수 있는 차세대 배터리다.

LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대학교(이하 UCSD)와 공동으로 상온에서 충전이 가능한 장수명 전고체 배터리 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 그동안 리튬 금속을 음극으로 적용한 전고체 배터리는 온도 조건에 민감해 60℃ 이상에서만 충전이 가능했다. LG에너지솔루션-UCSD는 리튬 금속 대신 '마이크로 실리콘'을 음극재로 적용해 상온에서도 500회 이상 충방전이 가능한 전고체 배터리 기술을 확보했다. 

이번 연구 논문은 24일 과학 저널 ‘사이언스(Science)’지(373권 6562호)에 실려 그 성과를 인정받았다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재에 비해 10배 높은 용량을 가져 배터리의 에너지 밀도 향상을 위한 필수 소재로 손꼽히지만, 충방전 중 큰 부피 변화 때문에 실제 적용이 까다로운 소재로 알려져 있다.

기존 연구에서 실리콘 음극재의 부피 변화를 억제하기 위해 100nm(나노미터, 0.1마이크로미터) 이하의 입자 크기를 가진 나노 실리콘을 적용한 데 비해, 이번에 적용된 마이크로 실리콘은 나노 실리콘보다 저렴하고 사용이 더 용이하다.

500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80% 이상 잔존 용량을 유지하고, 현재 상용화된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도도 약 40% 높이는 것이 가능하다.

이번 연구결과는 LG에너지솔루션이 오픈 이노베이션 차원에서 매년 개최하는 배터리 이노베이션 콘테스트(Battery Innovation Contest)의 지원 과제가 실제 성과로 이어진 것이라는 점에서도 의미가 크다.

김명환 LG에너지솔루션 CPO(사장)은 “UCSD와 함께 전고체 배터리에서의 의미 있는 기술 개발로 사이언스 저널에 실리게 돼 굉장히 기쁘고, 이번 연구 결과를 통해 차세대 배터리로 각광받고 있는 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가가게 됐다”며 “앞으로도 적극적인 오픈 이노베이션 전략을 통해 차세대 배터리 분야에서도 차별화된 기술력으로 세계 시장을 선도해나갈 것”이라고 말했다.